Estudo do comportamento reológico de polietilenos para película termoencolgível

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
México, Ciudad de México, Noviembre de 2016 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E 
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
“ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO REÓLOGICO 
DE MEZCLAS TERNARIAS DE POLIETILENOS PARA 
PELÍCULA TERMOENCOGIBLE” 
TESIS 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL 
PRESENTA: 
C. JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 
ASESOR EXTERNO: 
DR. JAVIER GUDIÑO RIVERA 
 ASESOR INTERNO: 
ING. ANA ROSALBA LEAL ZAVALETA
 
JEANINE ITALIA MERCEDES 
 
Reconocimientos 
“Lo bonito de la vida es tener un objetivo, y saber al conseguirlo, que lo bonito ha sido el 
camino para llegar a él, y no el objetivo en sí” 
 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
“La excelencia empieza por la calidad del pensamiento, pues en él se transforma actos y 
con los actos se construye el destino” 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E 
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
“Solo quienes están dispuestos a seguir adelante alcanzaran sus metas: la vida 
recompensara con abundancia el talento, empeño y trabajo realizado” 
 
CENTRO DE Investigación en Química APLICADA 
“Piensa en que puedes triunfar, créelo firmemente y entonces harás lo que sea necesario 
para tener éxito” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES 
 
Agradecimientos 
“Toma el primer paso con firmeza, no necesitas ver toda la escalera solo toma el primer 
paso” 
A DIOS 
“Tu palabra es una lámpara que alumbra mi camino. Tu sabiduría fluye en mi” 
 
A MI PAPÁ LUIS CAMPOS 
 “El emprendedor esta siempre buscando el cambio, responde a él y lo explota como 
oportunidad” 
 
A MI MAMÁ LAURA CABRERA 
“Nunca olvides tus sueños, por que donde quiera que estés y haciendo lo que hagas siempre 
existe la posibilidad de que los alcances” 
 
A MI HERMANA SHARON CAMPOS 
“No busques afuera la motivación, tienes la que requieres en el corazón” 
 
 A MIS AMIGOS 
“Por tantos momentos lindos, y también por tu bondad, te llevo siempre conmigo como un 
tesoro invaluable” 
En especial: Alejandro, Uriel, Vivian y Alejandra Estefanía 
“El amigo siempre es amigo y en los tiempos difíciles es más que un hermano” 
Andrea, Manuel, Jazmín, Karen, Orlando, Ana Laura, Javier, Benjamín, Omar y Pablo 
“Tener amigos no es lo más difícil, sino mantenerlos y comprenderlos, Gracias” 
 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES 
 
AL DR. JAVIER GUDIÑO RIVERA 
“Ningún proyecto próspera si no hay buena dirección; los proyectos que alcanzan el éxito 
son los están bien dirigidos” 
 
AL DR. RUBEN SALDIVAR GUERRERO 
“Solo quienes están dispuestos a seguir adelante alcanzarán sus metas, la vida 
recompensara con abundancia el talento, empeño y trabajo realizado” 
 
A PROFRA. ANA ROSALBA LEAL ZAVALETA 
“Si piensas que puedes ganar, puedes hacerlo. La fe es necesaria para la victoria” 
 
A LOS TRABAJADORES DEL CIQA 
“No puedes lograr el éxito verdadero a menos de que ames lo que haces” 
En especial: Al Ing. Jesús Antonio Luna Islas 
“El sabio no dice todo lo que piensa, pero siempre piensa todo lo que dice” 
Al Ing. Alejandro Barreto Villeda 
“Los que aman el conocimiento siempre buscan aprender más” 
 
A PROFRA. AURORA HERNANDEZ GARRIDO 
“Trazar caminos y llegar a las metas es producto de la constancia” 
 
 
 
 
“Somos dueños de nuestro destino. Somos capitanes de nuestra alma”
 
 
 
ÍNDICE 
RESUMEN i 
INTRODUCCIÓN ii 
 
I. GENERALIDADES 1 
 
 I.1 POLIETILENOS 1 
 I.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS POLIETILENOS 1 
 I.1.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS POLIETILENOS 3 
 I.2 MEZCLAS DE POLIETILENOS 6 
 I.2.1 RELEVANCIA TECNOLÓGICA 6 
 I.2.2 MISCIBILIDAD 7 
 I.2.3 TÉCNICAS DE MEZCLADO 8 
 I.3 PELÍCULAS TERMOENCOGIBLES 12 
 I.4 EXTRUSIÓN DE PELÍCULA TUBULAR (SOPLADO) 
 
14 
 
II. REOLOGÍA 16 
 
 II.1 TIPOS DE REÓMETROS 19 
 II.1.1 REÓMETRO DE TORQUE 19 
 II.1.2 PLASTÓMETRO DE EXTRUSIÓN 20 
 II.1.3 REÓMETRO CAPILAR 21 
 II.1.4 REÓMETRO OSCILATORIO 23 
 II.1.5 REÓMETRO ELONGACIONAL (RHEOTENS) 26 
 II.1.6 REÓMETRO EXTENSIONAL 30 
 II.2 ANTECEDENTES DEL COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE 
MEZCLAS DE POLIETILENOS 
32 
 
III. MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 36 
 
 III.1 MATERIALES 36 
 III.2 MÉTODOS (MEZCLADO) 37 
 III.2.1 PREPARACIÓN DE MEZCLAS TERNARIAS 37 
 III.2.2 PREPARACIÓN DE PLACAS 39 
 III.3 TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN 41 
 III.3.1 REOMETRÍA DE TORQUE 41 
 III.3.2 PLASTÓMETRO DE EXTRUSIÓN 41 
 III.3.3 REOMETRÍA CAPILAR 42 
 III.3.4 REOMETRÍA OSCILATORIA 42 
 III.3.5 VISCOSIDAD EXTENSIONAL (EVF) 43 
 III.3.6 VISCOSIMETRÍA ELONGACIONAL (RHEOTENS) 43 
 
 
 
 
 
 
IV. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 44 
 
 IV.1 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 44 
 IV.1.1 REOMETRÍA DE TORQUE 44 
 IV.1.2 ÍNDICE DE FLUIDEZ 49 
 IV.1.3 REOMETRÍA CAPILAR 52 
 IV.1.4 REOMETRÍA OSCILATORIA 
a) BARRIDOS DE DEFORMACIÓN 
b) BARRIDOS DE FRECUENCIA 
60 
60 
64 
 IV.1.5 VISCOSIDAD ELONGACIONAL 74 
 IV.1.6 VISCOSIDAD EXTENSIONAL 80 
 IV.2 DATOS ADICIONALES 92 
 
CONCLUSIONES 95 
TRABAJOS A FUTURO 97 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 98 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS 
FIGURAS 
 Figura 1.1 Esquema de clasificación de polietilenos de acuerdo a su densidad. 2 
 Figura 1.2 Esquema tridimensional de la estructura molecular del LDPE. 4 
 Figura 1.3 Esquema tridimensional de la estructura molecular del HDPE. 5 
 Figura 1.4 Esquema tridimensional de la estructura molecular del LLDPE. 6 
 Figura 1.5 Relación entre el módulo y la temperatura entre: (a) componentes puros, 
(b) mezclas miscibles, (C) mezclas inmiscibles. 
8 
 Figura 1.6 Esquema del mezclador Banbury. 9 
 Figura 1.7 Esquema del molino de dos rodillos. 10 
 Figura 1.8 Esquema del calandreado y formación de la banda en uno de los 
rodillos. 
10 
 Figura 1.9 Esquema de la extrusora de un husillo. 11 
 Figura 1.10 Esquema del funcionamiento de una extrusora de doble husillo. 12 
 Figura 1.11 Película termoencogible de polietileno. 13 
 Figura 1.12 Esquema del funcionamiento de una extrusión globo. 15 
 Figura 2.1 Esquema de los tipos de fluidos. 17 
 Figura 2.2 Representación de esfuerzo de corte contra velocidad de corte para 
distintos fluidos. 
18 
 Figura 2.3 Esquema del reómetro de torque. 19 
 Figura 2.4 Esquema del plastómetro de extrusión. 20 
 Figura 2.5 Esquema del reómetro capilar. 22 
 Figura 2.6 Curva de a) esfuerzo cortante contra velocidad de corte y b) de 
viscosidad contra velocidad de corte. 
23 
 Figura 2.7 Deformación oscilatoria y respuesta del esfuerzo mostrando el ángulo de 
fase (δ) entre la respuesta y el estímulo. 
24 
 Figura 2.8 Comportamiento típico de un polímero sometido a un barrido de 
frecuencias. 
25 
 Figura 2.9 Esquema de la geometría de platos paralelos. 26 
 Figura 2.10 Esquema de la geometría de cono y plato. 26 
 Figura 2.11 Configuración del Rheotens para la determinación de la viscosidad 
elongacional. 
27 
 Figura 2.12 Resistencia del fundido como función de la velocidad de jalado. 28 
 Figura 2.13 Curvas de viscosidad elongacional a diferentes velocidades de extrusión. 29 
 Figura 2.14 Esquema de geometría cilíndrica para la determinación de la viscosidad 
extensional. 
30 
 Figura 2.15 Representación esquemática de la velocidad de Hencky. 31 
 Figura 2.16 Curvas de viscosidad extensional a diferentes velocidades de extensión. 32 
 Figura 3.1 Hojuelas de las mezclas de polietilenos preparadas por el reómetro de torque 
tipo Branbender. 
37 
 Figura 3.2 Diagrama ternario de las mezclas propuestas. 38 
 Figura 3.3 Placas de 1mm (lado izquierdo) y 0.7 mm (lado derecho) preparadas por la 
prensa hidráulica. 
40 
 Figura 4.1 Curvas de tiempo contra torquede los polietilenos puros. 44 
 
 
 
 Figura 4.2 Curvas de tiempo contra torque de las mezclas ternarias A, D y G. 46 
 Figura 4.3 Curvas de tiempo contra torque de mezclas B, E y H. 47 
 Figura 4.4 Curvas de tiempo contra torque de mezclas C, F y I. 48 
 Figura 4.5 Contenido de polietilenos fraccionales en la mezcla ternaria contra 
índice de fluidez. 
51 
 Figura 4.6 Perfiles de viscosidad aparente contra velocidad de corte de los 
polietilenos puros. 
52 
 Figura 4.7 Perfiles de esfuerzo cortante contra velocidad de los polietilenos puros. 53 
 Figura 4.8 Perfiles de viscosidad aparente contra velocidad de corte de las mezclas 
A, D y G. 
54 
 Figura 4.9 Perfiles de esfuerzos cortantes contra velocidad de corte de las mezclas 
A, D y G. 
55 
 Figura 4.10 Perfiles de viscosidad aparente contra velocidad de corte de las mezclas 
B, E y H. 
56 
 Figura 4.11 Perfiles de esfuerzo cortante contra velocidad de corte de las mezclas B, 
E y H. 
57 
 Figura 4.12 Perfiles de viscosidad aparente contra velocidad de corte de las mezclas 
C, F y I. 
58 
 Figura 4.13 Perfiles de esfuerzo cortante contra velocidad de corte de las mezclas C, 
F y I. 
59 
 Figura 4.14 Deformación oscilatoria contra módulo de almacenamiento (G') y 
módulo de pérdida (G'') de polietilenos puros. 
60 
 Figura 4.15 Deformación oscilatoria contra módulo de almacenamiento (G') y 
módulo de pérdida (G'') de las mezclas A, D y G. 
61 
 Figura 4.16 Deformación oscilatoria contra módulo de almacenamiento (G') y 
módulo de pérdida (G'') de las mezclas B, E y H. 
62 
 Figura 4.17 Deformación oscilatoria contra módulo de almacenamiento (G') y 
módulo de pérdida (G'') de las mezclas C, F y I. 
63 
 Figura 4.18 Representación de los perfiles de los módulos de almacenamiento (G') y 
de pérdida (G'') contra frecuencia angular. 
64 
 Figura 4.19 Perfiles de viscosidad compleja contra frecuencia angular de los 
polietilenos puros. 
65 
 Figura 4.20 Módulos de almacenamiento (G') y de pérdida (G'') contra frecuencia 
angular de los polietilenos puros. 
67 
 Figura 4.21 Perfiles de viscosidad compleja contra frecuencia angular de las mezclas 
A, D, y G. 
68 
 Figura 4.22 Módulo de almacenamiento (G') y de pérdida (G'') contra frecuencia 
angular de las mezclas A, D y G. 
69 
 Figura 4.23 Perfiles de viscosidad compleja contra frecuencia angular de las mezclas 
B, E y H. 
70 
 Figura 4.24 Gráfica de frecuencia angular vs módulo de almacenamiento (G') y 
módulo de perdida (G'') de las mezclas B, E y H. 
71 
 Figura 4.25 Gráfica de frecuencia angular vs viscosidad compleja de las mezclas C, 
F y I. 
72 
 Figura 4.26 Gráfica de frecuencia angular vs módulo de almacenamiento (G') y 
módulo de perdida (G'') de las mezclas C, F y I. 
73 
 
 
 
 Figura 4.27 Curvas de fuerza contra velocidad de jalado de los polietilenos puros. 74 
 Figura 4.28 Perfiles de viscosidad elongacional contra velocidad elongacional de los 
polietilenos puros. 
76 
 Figura 4.29 Curvas de fuerza contra de velocidad de jalado de las mezclas A, D y G. 77 
 Figura 4.30 Curvas de fuerza contra velocidad de jalado de las mezclas B, E y H. 78 
 Figura 4.31 Curvas de fuerza contra velocidad de jalado de las mezclas C, F y I. 79 
 Figura 4.32 Perfiles de viscosidad elongacional del LDPE a diferentes velocidades 
de extensión. 
80 
 Figura 4.33 Perfiles de viscosidad extensional del HDPE a diferentes velocidades de 
extensión. 
81 
 Figura 4.34 Perfiles de viscosidad extensional del LLDPE a diferentes velocidades 
de extensión. 
82 
 Figura 4.35 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla A a diferentes 
velocidades de extensión. 
83 
 Figura 4.36 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla D a diferentes 
velocidades de extensión. 
84 
 Figura 4.37 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla G a diferentes 
velocidades de extensión. 
85 
 Figura 4.38 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla B a diferentes 
velocidades de extensión. 
86 
 Figura 4.39 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla E a diferentes 
velocidades de extensión. 
87 
 Figura 4.40 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla H a diferentes 
velocidades de extensión. 
88 
 Figura 4.41 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla C a diferentes 
velocidades de extensión. 
89 
 Figura 4.42 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla F a diferentes 
velocidades de extensión. 
90 
 Figura 4.43 Perfiles de viscosidad extensional de la mezcla I a diferentes velocidades 
de extensión. 
91 
TABLAS 
 Tabla 3.1 Características generales de los polietilenos utilizados para las mezclas. 36 
 Tabla 3.2 Composiciones en peso de polietilenos para mezclas ternarias. 39 
 Tabla 3.3 Condiciones de operación para el proceso de moldeo de acuerdo con la 
normas ASTM D – 4703ª. 
40 
 Tabla 3.4 Condiciones de prueba estándar de masa de la muestra y tiempo de prueba 
ASTM D- 1238. 
41 
 Tabla 3.5 Condiciones de prueba para reometría capilar. 42 
 Tabla 4.1 Resultados de la reometría de torque. 45 
 Tabla 4.2 Resultados de índice de fluidez de los polietilenos puros y sus mezclas. 49 
 Tabla 4.3 Resultados de la evaluación de las curvas de reometría oscilatoria. 66 
 Tabla 4.4 Resultados de la prueba de reometría capilar. 92 
 Tabla 4.5 Resultados del barrido de deformación. 93 
 Tabla 4.6 Resultados de la reometría oscilatoria. 94 
 
i 
RESUMEN 
Las películas termoencogibles están formuladas generalmente por mezclas de 
diferentes tipos de polietilenos con la finalidad de mejorar sus propiedades y darle mayor 
resistencia mecánica a la película. La viscosidad resultante de la mezcla es un factor 
importante que determina tanto su desempeño durante su procesamiento mediante extrusión 
soplo como para las propiedades finales de la película. Debido a esto, es importante analizar 
cuáles son los efectos de mezclar polietilenos con diferentes viscosidades, pesos moleculares 
promedio y grados de ramificación en el comportamiento reológico de las mezclas. 
Una buena película termoencogible depende de la selección del propio material y las 
condiciones de operación. En el presente trabajo se prepararon mediante un mezclador de 
tipo brabender nueve mezclas ternarias compuestas por un polietileno de baja densidad 
(LDPE), un polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) y un polietileno de alta densidad 
(HDPE) con diferentes composiciones de acuerdo con un diagrama ternario. Se realizaron 
pruebas en un plastómetro de extrusión para determinar el índice de fluidez de las mezclas, 
así como pruebas en un reómetro de torque para determinar el torque promedio y sus picos 
de carga máximos. Un mayor contenido de polietilenos fraccionales presentes en la mezcla 
produce una disminución notable en su fluidez y conforme disminuye el contenido de 
polietileno de baja densidad en las mezclas se obtuvieron picos de carga máximos más 
elevados, pero el torque promedio de todas la mezclas analizadas presentaron valores 
semejantes. En general, un mayor contenido de polietileno de baja densidad presente en la 
mezcla mejora su procesabilidad. 
Para la realización de la presente investigación esta se dividió en cuatro capítulos, en 
el capítulo I se muestra a detalle que es el polietileno, su clasificación y las características de 
este polímero, que relevancia tecnológica ha tenido en cuanto a las mezclas de polietilenos, 
así como la miscibilidad y las diferentes técnicas de mezclado que existen, las características 
de las películas termoencogibles, así como la descripción del proceso mediante el cual es 
obtenida esta película. En el capítulo II se realizó una introducción a la reología para saber 
qué tipo de comportamiento reológico tiene cada tipo de polietileno, así como los diferentes 
tipos de reómetros que se utilizaron para poder llevar a cabo la caracterización de las mezclas. 
En el capítulo III se realizóuna descripción de la experimentación llevada a cabo a través de 
las diferentes técnicas reológicas y de los equipos utilizados, así como sus condiciones de 
operación. En el capítulo IV se describieron los resultados obtenidos en las técnicas 
experimentales para hacer su respectiva discusión. 
 Una vez obtenidos los resultados de este estudio fue posible analizar los efectos de la 
composición de polietilenos con diferentes viscosidades, pesos moleculares promedio y 
grados de ramificación en su procesabilidad, y su posterior desempeño en su procesamiento 
mediante extrusión soplo de película.
 
ii 
INTRODUCCIÓN 
Por lo general, en la industria del plástico se preparan mezclas de diferentes tipos de 
polímeros para mejorar las características del producto final únicamente considerando 
criterios empíricos o recomendaciones de los proveedores de resinas, sin tomar en 
consideración sus propiedades o su estructura química. 
Las películas termoencogibles se producen con un alto contenido de polietileno de 
baja densidad (LDPE), puesto que este polímero presenta elevados porcentajes de 
encogimiento de película. Sin embargo, su desempeño mecánico es pobre y limita la 
posibilidad de reducir espesores de película. Por esta razón la formulación de una película 
termoencogible puede contener una mezcla de LDPE con polietilenos de baja densidad 
lineales (LLDPE) y polietilenos de alta densidad (HDPE) para darle mejores propiedades 
ópticas y mayor resistencia mecánica a la película. 
En este trabajo se analizaron como componentes puros un HDPE (densidad 0.956 
g/cm3), un LDPE (densidad 0.921 g/cm3) y un LLDPE (densidad 0.918 g/cm3), que a su vez 
se combinaron para formar nueve mezclas ternarias para película termoencogible, en las 
cuales se determinó la contribución específica de cada componente en las propiedades 
reológicas de las mezclas. 
Se logró determinar cómo afectó a la procesabilidad de la mezcla la variación en la 
composición de polietilenos con diferentes índices de fluidez. Por medio de la reometría 
capilar se obtuvieron los perfiles de viscosidad y de esfuerzo cortante de las mezclas ternarias 
a diferentes velocidades de corte. Se observó que los perfiles de viscosidad de las mezclas 
son semejantes entre sí aún en las mezclas con mayor contenido de polietileno de baja 
densidad. Por otro lado se utilizó un reómetro oscilatorio en donde se obtuvieron perfiles de 
viscosidad compleja, módulos de almacenamiento y pérdida de las mezclas, en donde las 
mezclas con mayor contenido de polietileno de alta densidad en la mezcla presentan mayor 
viscosidad compleja y módulos más altos, debido a que tiene un mayor peso molecular 
promedio con respecto a los demás componentes de la mezcla. Para determinar la viscosidad 
elongacional se acopló un accesorio Rheotens a un reómetro capilar, en el cual se obtuvieron 
las curvas de fuerza de extensión contra la relación de jalado del extruido. 
Por último se realizaron pruebas para determinar la viscosidad extensional, las cuales 
se obtuvieron en un reómetro oscilatorio a diferentes velocidades de extensión. Las mezclas 
con mayores contenidos de polietileno de baja densidad presentaron mayor viscosidad 
extensional aun a velocidades bajas de extensión debido a que este tipo de polietileno tiene 
un mayor grado de ramificación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I 
GENERALIDADES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 1 
 
 
 
I. GENERALIDADES 
En este capítulo se describen las principales características y clasificación de los polietilenos, 
la relevancia tecnológica que han tenido las mezclas de polietilenos, el concepto de 
miscibilidad, así como sus diferentes técnicas de mezclado. También se escribe que son las 
películas termoencogibles, las características que tienen y por último se verá el proceso de 
transformación de extrusión soplo utilizado para la obtención de la película termoencogible. 
 
I.1 LOS POLIETILENOS 
Los polietilenos (PE´s) son polímeros termoplásticos que se encuentran comprendidos dentro 
del grupo de las poliolefinas y se obtienen a partir de la reacción química de grupos etileno 
(monómero) que se unen entre sí, formando cadenas que tienen la estructura [CH2] como 
unidad repetitiva, poseen propiedades dieléctricas y muy buena resistencia química. Son 
materiales translúcidos, de pesos ligeros, resistentes, flexibles y se pueden diferenciar de 
otros polímeros debido a que flotan en el agua [1]. 
 
I.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS POLIETILENOS 
Se clasifican en varias categorías basadas sobre todo en su densidad y grado de ramificación. 
Las propiedades mecánicas dependen en gran medida de variables tales como la extensión 
de la cadena y el tipo de ramificación en sus macromoléculas, así como también de su 
estructura cristalina, esto se refiere a que cuando los polietilenos son enfriados desde el 
estado fundido presentan una combinación de fases amorfa y cristalina. La cantidad de fase 
cristalina o grado de cristalinidad dependerá de la capacidad de las cadenas para acomodarse 
de un modo más o menos ordenado, teniendo aquí una gran importancia la cantidad y la 
longitud de ramificaciones presentes en las cadenas del polímero al igual que con el peso 
molecular. 
Los polietilenos están dentro del grupo de los Comodities, es decir, en los plásticos con altos 
volúmenes de venta. Los grados de polietileno más importantes son el HDPE, LLDPE y 
LDPE [1]. A continuación, en la Figura 1.1 se presenta un esquema de la clasificación de 
los polietilenos de acuerdo con su densidad. 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 2 
 
 
 
Figura 1.1 Esquema de clasificación de polietilenos de acuerdo a su densidad [1]. 
CLASIFICACIÓN DE 
LOS POLIETILENOS
ALTA DENSIDAD
Ultra Alto Peso 
Molecular (UHMWPE)
Ultra Bajo Peso Molecular 
(ULMWPE)
0.93-0.95g/cm3
Alto Peso Molecular 
(HMWPE)
0.944-0.945g/cm3
Alta Densidad (HDPE) 0,941- 0.965 g/cm3
Alta Densidad 
Reticulado (HDXLPE)
Clorado (CPE)
MEDIA DENSIDAD
Media Densidad 
(MDPE)
0,926-0,940 g/cm3
Reticulado (PEX) media a alta densidad
BAJA DENSIDAD
Baja Densidad Lineal 
(LLDPE)
0,915-0,925 g/cm3
Baja Densidad (LDPE) 0.910-0.940g/cm3
Muy Baja Densidad 
(VLDPE)
0,880-0,915 g/cm3
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 3 
 
 
 
I.1.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS POLIETILENOS 
 
Las características de los polietilenos se relacionan con el grado de cristalinidad que es causa 
de su densidad, debido a que los cristales son estructuras muy ordenadas que ocupan un 
mínimo de espacio, es decir, a mayor cristalinidad mayor densidad. Otras de sus principales 
características son el peso molecular promedio, la temperatura de transición vítrea y su punto 
de fusión, el cual varía fuertemente con el tipo de polietileno [1]. 
Para polietilenos comerciales comunes de media y alta densidad, el punto de fusión se 
encuentra en el rango de 120°C a 130°C y el punto de fusión promedio del polietileno de 
baja densidad comercial es de 105°C a 115°C. 
De acuerdo con la clasificación anterior (Figura 1.1), se sabe que la mayoría de los grados de 
polietilenos de baja, media y alta densidad tienen una excelente resistencia química, lo que 
significa que no es atacado por ácidos fuertes o bases fuertes, que también es resistente a los 
oxidantes suaves y agentes reductores. El polietileno se quema lentamente con una llama azul 
que tiene una punta de color amarillo y desprende un olor a parafina. El material continúa 
ardiendo con la eliminación de la fuente de llama y produce un goteo. 
El polietileno (a excepción del polietileno reticulado) generalmente se puede disolver a 
temperaturas elevadas en hidrocarburos aromáticos tales como tolueno o xileno, o en 
disolventes clorados tales como tricloroetano o triclorobenceno [2]. 
 
a) Polietilenode baja densidad (LDPE) 
El LDPE es un polímero de un alto grado de ramificaciones en su cadena polimérica (ver 
Figura 1.2), lo que significa que las cadenas no se empaquetan muy bien en la estructura 
cristalina como también proporcionan propiedades de flujo en fundido únicas y deseables, 
con una distribución de peso molecular amplia.[1] 
Debido a lo anterior, las fuerzas de atracción intermoleculares son débiles. Esto se traduce 
en una menor resistencia a la tracción y en el aumento de su ductilidad. Se produce por 
polimerización por medio de radicales libres. 
El LDPE con peso molecular elevado es un sólido blanco y translúcido. En secciones 
delgadas por lo general es transparente. A temperaturas ordinarias es tenaz, flexible y tiene 
una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la uña. 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.2 Esquema tridimensional de la estructura molecular del LDPE. 
 
 
A medida que aumenta la temperatura, el sólido va haciéndose más blando y finalmente se 
funde a unos 110 ºC transformándose en un líquido transparente. Ofrece una combinación de 
buena apariencia visual con una excelente resistencia a fracturas por esfuerzos ambientales. 
Puede usarse en moldeo por soplado, se utiliza tanto para aplicaciones de envases rígidos y 
de film o películas de plástico tales como bolsas y películas para envolturas. 
 
 
b) Polietileno de alta densidad (HDPE) 
 
El HDPE es un polímero de un bajo grado de ramificación (ver Figura 1.3), por lo tanto 
presenta una mayor fuerza intermolecular al igual que la resistencia a la tracción. Puede ser 
producido a partir de catalizadores cromo/sílica, catalizadores de Ziegler-Natta o 
catalizadores de metaloceno [1]. 
GENERALIDADES 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 5 
Figura 1.3 Esquema tridimensional de la estructura molecular del HDPE. 
Este polietileno se utiliza en envases por extrusión soplo, cuenta con una distribución de peso 
molecular amplia y ofrece excelente rigidez, procesabilidad y resistencia al impacto; así 
como buena resistencia al agrietamiento por esfuerzo ambiental (ESCR). Se obtienen 
artículos tales como envases: para leche, para detergente, para margarina; contenedores de 
basura y tuberías de agua, entre otros. Una gran parte de todos los juguetes están fabricados 
con HDPE [1]. 
c) Polietileno de Baja Densidad Lineal (LLDPE)
El LLDPE es un copolímero constituido por cadenas lineales principalmente con un número 
específico de ramificaciones cortas (ver Figura 1.4), comúnmente son elaborados con alfa-
olefinas de cadena corta (por ejemplo, 1-buteno, 1-hexeno y 1-octeno) [2]. 
En comparación con el LDPE, este tipo de polietileno se obtiene películas por extrusión soplo 
con menores espesores (calibre) y una mejor resistencia al agrietamiento químico, tiene una 
distribución de peso molecular angosta y también ofrece excelente procesabilidad, alta 
resistencia mecánica y buena capacidad para mezclado con polietileno de alta y baja 
densidad. 
GENERALIDADES 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 6 
Figura 1.4 Esquema de la estructura molecular del LLDPE. 
I.2 MEZCLAS DE POLIETILENOS 
I.2.1 RELEVANCIA TECNOLÓGICA 
En años recientes ha sido de gran interés científico y comercial el desarrollo de mezclas de 
materiales poliméricos. Dentro de las principales razones del desarrollo de estas mezclas se 
pueden citar las modificaciones de las propiedades de los materiales poliméricos que pueden 
realizarse para obtener materiales con características específicas. Desde el punto de vista 
comercial es factible mezclar algunos polímeros de alto consumo para obtener, de esta forma, 
materiales de bajo costo con propiedades deseables [3]. 
Los conocimientos obtenidos durante el estudio de mezclas de materiales poliméricos, 
pueden ser aplicados para futuras investigaciones sobre polímeros. Para conseguir las 
propiedades deseadas, hay muchas variables en juego: tipo de materiales, proporción en la 
mezcla y condiciones de procesamiento, por lo que es necesario un equilibrio que 
proporcione el balance correcto entre propiedades finales del producto y procesabilidad [4]. 
Regularmente el material que se utiliza para las películas termoencogibles es el LDPE, sin 
embargo, otros materiales, como el HDPE y LLDPE también son mezclados para mejorar 
propiedades específicas de la película, tales como rigidez, resistencia al desgarre y a 
la penetración [4]. 
GENERALIDADES 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 7 
Las mezclas con LLDPE poseen una mayor capacidad de estiramiento de las cadenas en el 
estado fundido, lo que permite lograr mayores relaciones de estiramiento o adelgazamiento 
en el espesor de la película. 
El efecto combinado de la mejora de estas propiedades se traduce en la posibilidad de crear 
películas con menor espesor del cual produciría con mezclas convencionales con LDPE, pero 
manteniendo o incluso mejorando sus propiedades mecánicas, esto debido al incremento en 
el desarrollo comercial del uso de la película termoencogible cada vez tiene mayor demanda 
de este material en el campo tecnológico por lo que es necesario contar con más información 
acerca de las propiedades y métodos de procesamiento de las mezclas poliméricas [5]. 
I.2.2 MISCIBILIDAD 
La miscibilidad es un término usado en química que se refiere a la capacidad de algunas 
sustancias para mezclarse en cualquier proporción, formando una mezcla. 
En principio, el término es también aplicado a otras fases (sólidos, gases), pero se emplea 
más a menudo para referirse a la solubilidad de un líquido en otro [6]. 
La miscibilidad en mezclas de polímeros no puede ser definida de manera única, no obstante, 
en términos estrictamente termodinámicos miscibilidad implica la existencia de una sola fase 
a nivel molecular [7]. 
Desde el punto práctico, una mezcla polimérica miscible se define como una mezcla 
homogénea estable que exhibe propiedades macroscópicas similares a las que se esperarían 
para un material homogéneo. 
Una mezcla miscible es aquella que presenta una transición vítrea (Tg) única y la miscibilidad 
implica una homogeneidad de la mezcla hasta una escala similar a la que corresponde a los 
movimientos asociados con la Tg (ver Figura 1.5). 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.5 Relación entre el módulo y la temperatura para: (a) componentes puros, (b) mezclas 
miscibles, (C) mezclas inmiscibles [8]. 
 
 
I.2.3 TÉCNICAS DE MEZCLADO 
Las principales técnicas de mezclado dependen del equipo a utilizar. Se tiene varios equipos 
como el mezclador Banbury, el molino de rodillos abierto, el mezclador intensivo, las 
calandras, el extrusor monohusillo zona barrera, la extrusora con cabezal de mezclado, el 
extrusor monohusillo reciprocante y la extrusora doble tornillo entre otras. 
La técnica más comercial es el mezclador tipo Banbury, que se caracteriza por tener dos 
rotores que giran en sentido contrario uno de otro dentro en una cámara, cada uno tiene dos 
o cuatro “aspas” donde se mezcla el material en las paredes de la cámara. La uniformidad de 
la mezcla se logra por una acción de remolino que se debe a la diferencia de rapidez de los 
rotores, hay un patrón de flujo complejo dentro del mezclador, con un flujo elongacional del 
material que hay entre los rotores y un flujo cortante a medida que se transporta. Los rotores 
y las paredes de la cámara tienen una chaqueta en donde circula vapor de agua para calentar 
y/o enfriar [6]. 
 
(a) 
(b) 
(c) 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 9 
 
 
 
A continuación se muestra en la Figura 1.6 el esquema de este mezclador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.6 Esquema del mezclador Banbury [6]. 
 
Latécnica de molino de rodillos comprende un equipo formado por un par de rodillos con 
ejes dispuestos horizontalmente uno junto a otro, con una “separación” vertical entre ellos. 
El polímero más los aditivos se someten en este equipo a esfuerzos altos de corte, al momento 
de girar los rodillos en direcciones opuestas. Los rodillos pueden girar con la misma rapidez 
o, algunas veces, con la relación de velocidades entre ellos puede variar entre 1:1.1 y 1:1.4. 
Se obtiene una mezcla homogénea por debajo del poder de resolución del ojo [6]. El esquema 
del equipo se muestra a continuación en la Figura 1.7. 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.7 Esquema del molino de dos rodillos [6]. 
 
La técnica de mezclado por calandreo, consiste en dos cilindros que giran en sentidos 
opuestos y dispuestos, uno cerca del otro de forma que existe un espaciado constante entre 
ambos. Normalmente se escoge una temperatura a la cual el polímero al mezclarse se adhiere 
a uno de los cilindros en una capa muy fina. Los cilindros son calentados o refrigerados 
mediante un fluido que circula por el interior de dichos cilindros [9]. Durante el mezclado la 
banda obtenida es cortada y manualmente introducida de nuevo, como se muestra a 
continuación en la Figura 1.8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.8. Esquema del calandreado y formación de la banda en uno de los rodillos [6]. 
 
 
Por otro lado está el mezclador intensivo como el HENSHEL que consisten básicamente en 
una hélice situada en la base de un recipiente que gira a elevada velocidad (80-160rpm). El 
calor generado es eliminado en todo momento para estabilizar la mezcla seca y mejorar las 
propiedades de flujo [6]. 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 11 
 
 
 
La extrusora de un solo husillo, se emplea para la transformación de termoplásticos y también 
puede funcionar como mezcladora, donde se somete al material a una deformación de flujo 
laminar. De esta forma, (aunque la extrusora no se emplea principalmente como mezcladora), 
es normal añadir ingredientes a una resina durante su extrusión en estado fundido y de este 
modo aprovechar la acción inherente de mezclado de la extrusora [9]. El esquema de la 
extrusora se muestra a continuación en la Figura 1.9. 
 
 
Figura 1.9 Esquema de la extrusora de un husillo [6]. 
 
Otra extrusora es la de doble husillo, en la que dos tornillos corrotatorios (también las hay 
contrarotatorios) son dispuestos de forma que el material que circula por uno de los tornillos 
es barrido por el otro. De esta forma no hay espacios muertos y la distribución de tiempos de 
residencia y mezclados conseguidos son más uniformes [9]. El esquema del funcionamiento 
de la extrusora muestra a continuación en la Figura 1.10. 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.10 Esquema del funcionamiento de una extrusora de doble husillo [6]. 
 
 
I.3 PELÍCULAS TERMOENCOGIBLES 
Por definición una película termoencogible es una película termoplástica que durante su 
fabricación por el proceso de extrusión soplo la película ha sido biorientada. En un proceso 
de emplayado, esta película tiene la propiedad de encogerse cuando se le aplica calor, de aquí 
su nombre termoencogible. 
Son películas semitransparentes que han sido estiradas y orientadas durante su proceso de 
elaboración, también son conocidas como películas retráctiles. La orientación que tiene 
mejora la resistencia a la tensión, la resistencia al impacto y la flexibilidad a temperaturas 
bajas. Con una película de estas características se puede emplayar uno o varios objetos, de 
manera que por efecto de la temperatura se contrae adaptándose a la forma del producto, 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 13 
 
 
 
dando como resultado un envasado compacto, transparente, protegido de los agentes 
atmosféricos y facilitando el transporte (ver Figura 1.11). 
 
 
Figura 1.11 Película termoencogible de polietileno. 
 
Para que una película tenga buenas propiedades de termoencogimiento, es necesario tener 
una selección apropiada del material para su fabricación. Para un mismo material, se pueden 
obtener diferentes niveles de contracción en la dirección principal o de máquina y en la 
dirección transversal, dependiendo de las condiciones de operación. Esto se puede lograr por 
medio de la modificación de la orientación de la película mediante el cambio de la relación 
de soplado, la altura de la línea de enfriamiento y la relación de estiramiento de la película. 
Los polietilenos poseen las propiedades físicas y mecánicas más importantes para la 
funcionalidad de estas películas tales como: resistencia a la tensión, elongación, rigidez, 
encogimiento y propiedades ópticas. 
Estas películas termoencogibles están diseñadas para brindar excelentes características 
mecánicas y ópticas como encogimiento, sellado, resistencia y son ampliamente utilizadas 
en el empaque múltiple de bebidas, enlatados, harina y uso general, se puede encontrar en 
muchas medidas y calibres [10]. 
 
 
GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 14 
 
 
 
I.4 EXTRUSIÓN DE PELÍCULA TUBULAR (SOPLADO) 
La extrusión de película tubular, conocida como extrusión por soplado, es un proceso de 
fabricación complejo en el cual las propiedades finales de las películas obtenidas están 
fuertemente influenciadas por los parámetros de fabricación empleados. Para comprender la 
variación que sufren estas propiedades es de vital importancia conocer las características del 
polímero, el equipo utilizado y las variables del proceso de fabricación así como conocer 
cómo afectan estos parámetros a la morfología, la cristalinidad y la orientación desarrollada 
por las películas. 
La extrusión de película tubular o extrusión de película soplada consiste en pasar el material 
fundido a través del dado, 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, ya que mientras el material 
permanece en estado fundido la burbuja no se rompe (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 tres 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. 
En algunos casos, como ocurre con el polietileno que generalmente se emplea en estos 
procesos, la viscosidad se incrementa 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 [11].GENERALIDADES 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 15 
 
 
 
A continuación en la Figura 1.12 se muestra el esquema del proceso de extrusión globo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.12 Esquema del funcionamiento de una extrusión globo [12]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
II 
REOLOGÍA 
 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 16 
 
 
 
II REOLOGÍA 
La reología es una disciplina que trata de la deformación y el flujo de los materiales cuando 
se ven sometidos a esfuerzos y por este motivo es importante en el estudio del 
comportamiento de los polímeros, no sólo para comprender mejor su conducta durante la 
transformación sino también en otras aplicaciones como son en la dispersión y mezclado de 
polímeros con aditivos, para la fabricación de pinturas, plastisoles y compuestos de moldeo 
[13]. 
Es una ciencia de gran interés para los diversos sectores de la industria de plástico, en los 
cuales los materiales son procesados en estado fundido. Esto incluye a los productores de 
resina, formuladores, fabricantes de maquinaria y procesadores de plásticos. Hay dos tipos 
de deformación de la materia: la deformación reversible (elasticidad) y la deformación 
irreversible (flujo). 
En la reología existen dos propiedades importantes que se deben tomar en consideración 
estas son relacionadas con la elasticidad y con la viscosidad respectivamente. Las 
propiedades elásticas se manifiestan cuando el sólido se ve sometido a fuerzas normales, el 
trabajo requerido para deformar el material se almacena como energía potencial que se 
elimina cuando el cuerpo retorna a su forma original [14]. 
La viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia a la deformación del fluido, 
dicho concepto se introdujo en la Ley de Newton de viscosidad, que relaciona el esfuerzo 
cortante con la velocidad de deformación (gradiente de velocidad) [15]. 
 Los fluidos pueden clasificarse de manera general de acuerdo con la relación entre el 
esfuerzo de corte aplicado y la relación de deformación. En la Figura 2.1 se presenta cuáles 
son los principales tipos de fluidos. 
La definición del fluido newtoniano se caracteriza por cumplir la ley de Newton, es decir, 
existe una relación lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. Para un 
fluido no newtoniano es aquel donde la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de 
deformación no es lineal. Estos fluidos a su vez se dividen en dependiente e independientes 
del tiempo. 
 
 
 
II REOLOGÍA 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 17 
Figura 2.1 Esquema de los tipos de fluidos [14]. 
Los independientes del tiempo son fluidos que presentan una viscosidad constante (μ) 
como función del tiempo, pero depende de dos variables, la temperatura y la velocidad 
de deformación [14]. Los fluidos independientes del tiempo se dividen en tres tipos: en 
pseudoplástico que es cuando la viscosidad disminuye a medida que aumenta a la velocidad 
de corte sobre el fluido, el dilatante es aquel que la viscosidad aumenta a medida que se 
incrementa a la velocidad de corte al cual es sometido y por último el plástico ideal o de 
Bingham que exhibe una velocidad de deformación nula para cierto nivel de esfuerzos y 
tiene por una relación lineal entre el esfuerzo de corte y la velocidad de deformación. De 
dicha relación se tienen dos constantes que definen las características de estos fluidos 
por un lado el esfuerzo que tiene que ser excedido para que comience el flujo, llamado 
esfuerzo de cedencia (τy,) y por el otro la viscosidad plástica (μ) [16]. 
Los fluidos dependientes del tiempo tienen una viscosidad que está en función del 
tiempo, la velocidad de corte y la temperatura. Este comportamiento está representado por 
el modelo de Reiner - Philippoff. Estos fluidos se clasifican en: fluidos tixotrópicos, que 
presentan una disminución en su viscosidad durante la aplicación de un esfuerzo 
constante, siendo este proceso reversible al cesar el esfuerzo durante un período de 
TIPOS DE FLUIDOS 
NEWTONIANO
NO NEWTONIANO 
INDEPENDIENTE DEL 
TIEMPO
PSEDUPLÁSTICO
DILATANTE
PLÁSTICO IDEAL O DE 
BINGHAM
DEPENDIENTE DEL 
TIEMPO 
TIXOTRÓPICO
REOPÉCTICO
VISCOELÁSTICO
II REOLOGÍA 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 18 
relajación y los fluidos reopécticos, este tipo de fluidos presentan un aumento en su 
viscosidad al someterlo a un esfuerzo constante en un tiempo determinado, dicho 
comportamiento también es reversible [17]. 
Por último los fluidos viscoelásticos se comportan como líquidos y sólidos, por lo tanto 
presentan ambas propiedades. Se consideran una subclase de los fluidos dependientes del 
tiempo. Estos materiales presentan un comportamiento intermedio entre un sólido elástico y 
un líquido viscoso; como ejemplo de ellos serían los látex (elastómeros) que son los más 
representativos de este tipo de fluido [14]. 
En la Figura 2.2 se presenta la gráfica en el cual se puede observar el comportamiento de los 
diferentes tipos de fluidos. 
Figura 2.2 Representación de esfuerzo de corte contra velocidad de corte para distintos 
fluidos [18]. 
En resumen los polímeros son materiales complejos con características reológicas y 
viscoelásticas, que bajo ciertas condiciones varían con la tensión y/o con la temperatura y 
debido a que tienen pesos moleculares muy altos, tienen un comportamiento de un fluido no 
newtoniano, en el caso del polietileno tiene un comportamiento no newtoniano 
pseudoplástico. 
II REOLOGÍA 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 19 
II.1 TIPOS DE REÓMETROS 
La reometría se encarga de la determinación de las propiedades reológicas como la viscosidad 
y esfuerzo cortante, para la medición de estas propiedades se requiere de equipos llamados 
reómetros. Existen diversos tipos que a continuación se presentan. 
II.1.1 REÓMETRO DE TORQUE
Este equipo es básicamente un mezclador que proporciona datos muy valiosos con respecto 
a la capacidad de procesamiento de los polímeros micro y nanomateriales, pero también es 
una herramienta útil para el control de calidad y el desarrollo de productos [19]. Sirve para 
comprobar la procesabilidad de polímeros tanto termoplásticos como elastómeros u otros 
materiales. En condiciones realizadas durante la práctica, empleando poco tiempo y 
material. Así existe la posibilidad de un análisis dinámico de la transformación de unos 
polímeros en condiciones similares a la práctica [20]. 
Este reómetro cuenta con un cabezal acoplado a un mezclador con dos rotores helicoidales 
girando en dirección opuesta como se muestra en la Figura 2.3. 
Figura 2.3 Esquema del reómetro de torque [21]. 
El esfuerzo cortante resulta del trabajo mecánico que proporcionan los rotores helicoidales 
en el momento de la fusión del polímero [22]. La información que proporciona este reómetro 
II REOLOGÍA 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 20 
es el pico de carga máximo, torque mínimo, pico de fusión, tiempo útil, torque y tiempo de 
degradación del material. 
II.1.2 PLASTÓMETRO DE EXTRUSIÓN
El índice de fluidez, conocido por sus siglas en inglés como MFI (melt flow index), es una 
prueba reológica básica que se realiza a un polímero para conocer su fluidez. Se mide 
en unidades de g/10min. Se define como la cantidad de material, medido en gramos, que 
fluye a través del orificio de un dado capilar en 10 minutos, manteniendo constantes presión 
y temperatura de referencia. 
El índice de fluidez consiste en tomar una cantidad de polímero a una temperatura conocida 
arriba de su Tg y obligarlo con la fuerza de gravedad y un peso dado para pasar través de un 
orificio por un tiempo determinado. La prueba no dura diez minutos, sino que puede durar 
un minuto o menos, pero de forma continua y luego se ajusta el valor a las unidades 
adecuadas. La fluidez del polímero es función de la presión utilizada (peso del pistón), 
diámetrodel orificio y viscosidad del material. En la Figura 2.4 se observa un esquema 
representativo de las partes que componen al plastómetro de extrusión, que es el equipo 
utilizado para realizar esta prueba. 
Figura 2.4 Esquema del plastómetro de extrusión [23]. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Reolog%C3%ADa
https://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero
https://es.wikipedia.org/wiki/Fluidez
https://es.wikipedia.org/wiki/Gramo
https://es.wikipedia.org/wiki/Minuto
https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura
https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_transici%C3%B3n_v%C3%ADtrea
https://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad
https://es.wikipedia.org/wiki/Peso
https://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo
https://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%A1metro
https://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 21 
 
 
 
El valor del índice de fluidez puede obtenerse a partir de la ecuación 2.1. 
 
MFI = 
600 𝑚
𝑡
 (2.1) 
En donde m es la masa del extruido, t es el tiempo de corte del extruido y 600 es el valor 
constante requerido para que el valor del MFI se exprese en gramos sobre diez minutos. Este 
índice es de vital importancia para quienes hacen moldeo por inyección, extrusión, 
rotomoldeo u otro proceso que implique el confeccionamiento de una pieza termoplástica 
[20]. 
 
II.1.3 REÓMETRO CAPILAR 
En la reometría capilar la propiedad comúnmente obtenida es la viscosidad, la cual 
caracteriza el comportamiento del material en flujo de corte estable y determina las 
propiedades del fluido, como el esfuerzo cortante, de relajación y de deformación inducida o 
viscoelasticidad [13]. 
El esfuerzo cortante es una propiedad determinada por la reometría capilar, esta se define 
como la fuerza por unidad de área y las unidades están en Pascales, también es considerada 
como la componente del esfuerzo paralela (o tangencial) al área considerada [24]. 
La deformación es una medida de hasta qué punto ha sido distorsionado un elemento del 
material. Es evidente que la deformación implica un cambio de forma. En cambio, la 
viscosidad aparente “” se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la velocidad 
de deformación. El intervalo de velocidades de deformación en los procesos de 
transformación de los polímeros es alta (mayor a 10 s-1) pero este intervalo permite estudiar 
adecuadamente la viscosidad [25]. 
El equipo requerido es un reómetro capilar en donde la muestra es extruida a través de la 
boquilla o dado capilar de dimensiones conocidas y en la que se registra la presión de salida 
del polímero a través del mismo dado a una velocidad de flujo volumétrica conocida. 
Los reómetros capilares están formados por un barril o cañón de temperatura controlada que 
incorporan uno o más taladros de precisión fijados a la salida con los dados o boquillas (ver 
Figura 2.5). 
 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.5 Esquema del reómetro capilar [17]. 
 
Unos transductores de presión son montados inmediatamente sobre los dados para registrar 
la presión del polímero mientras está siendo extruido a través de las boquillas o dados [26]. 
Su mecanismo se fundamenta en el modo más común de mediciones de viscosidad, que es 
el comportamiento de fluidos bajo la acción de fuerzas de presión (flujo de Poiseuille). El 
principal objetivo es llevar a cabo mediciones de tipo reológico, consiste en la 
determinación de la viscosidad del fluido, denominada viscosidad aparente puesto que se 
obtiene directamente de los parámetros medidos [27]. 
La determinación de la viscosidad dinámica (η) se basa en el cálculo del esfuerzo cortante 
(τ), y la velocidad de corte (γ) de acuerdo con la ecuación 2.2 [22]. 
𝜂 = 
𝜏
𝛾
 (2.2) 
El esfuerzo cortante resulta de la caída de presión (ΔP) y de las dimensiones del capilar, radio 
(R) y longitud (L) de acuerdo con la ecuación 2.3. 
𝜏 = 
𝛥𝑃𝑅
2𝐿
 (2.3) 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 23 
 
 
 
La velocidad de corte puede determinarse con la siguiente ecuación 2.4, a partir del flujo 
volumétrico (Q). 
𝛾 = 
4𝑄
𝜋𝑅3
 (2.4) 
A continuación en la Figura 2.6 se presentan las curvas que se obtiene a través del reómetro 
capilar, específicamente para el caso de un fluido pseudoplástico, para poder apreciar el 
cambio en su esfuerzo cortante y viscosidad con respecto a un fluido newtoniano. 
 
Figura 2.6 Curva de a) esfuerzo cortante contra velocidad de corte y b) de viscosidad contra 
velocidad de corte [28]. 
 
Los polímeros presentan una gran variedad de comportamientos, dependiendo de factores 
tales como su estructura molecular y peso molecular. Los polímeros termoplásticos por lo 
general presentan una viscosidad constante a baja velocidad de deformación [25]. Es 
importante en el estudio de mezclas poliméricas para conocer la relación de viscosidad 
de los polímeros debido a que con una relación cercana a uno, se tiene un menor tamaño 
de la fase dispersa, obteniendo por ende una mejora en las propiedades [29]. 
 
II.1.4 REÓMETRO OSCILATORIO 
La reometría dinámica es la que estudia la respuesta del material por el efecto de una 
deformación oscilatoria en función de la frecuencia y la temperatura [30]. Una de las 
propiedades de esta reometría es la viscosidad dinámica o absoluta, denominada “η”. 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 24 
 
 
 
El equipo utilizado es un reómetro oscilatorio que es capaz de determinar la viscosidad en 
modo estacionario, así como en aumento lineal del esfuerzo o velocidad de cizalla, también 
en forma oscilatoria con el esfuerzo controlado como con la deformación controlada [31]. 
Debido a su configuración, en el reómetro oscilatorio se puede someter al material a 
velocidades de corte bajas de 10-3 a 101 s-1, mientras que en el reómetro capilar las 
velocidades de corte son mayores en un intervalo de 101 a 104, lo cual permite obtener 
información de la viscosidad relacionada con la estructura molecular del material. 
En un experimento oscilatorio se somete un fluido a un esfuerzo o deformación sinusoidal 
(γ), de acuerdo con la ecuación 2.5 [32]. 
𝛾 = 𝛾0𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 + 𝛿) (2.5) 
 
 
Donde ω es la frecuencia angular, t es el tiempo, y δ es el ángulo de fase de acuerdo con la 
Figura 2.7. 
Figura 2.7 Deformación oscilatoria y respuesta del esfuerzo mostrando el ángulo de fase 
(δ) entre la respuesta y el estímulo [32]. 
 
 
El esfuerzo puede descomponerse en dos componentes, un componente en fase y un 
componente fuera de fase. El módulo de elasticidad puede definirse como un módulo 
complejo (G*) de acuerdo con la ecuación 2.6. 
 
𝐺∗ = 𝐺 ´ + 𝑖𝐺 ´´ (2.6) 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 25 
 
 
 
En donde la señal en fase G´ es el módulo de almacenamiento (elástico), esta representa la 
energía almacenada por ciclo (ecuación 2.7), la fase G´´ es el módulo de pérdida (viscoso) 
y representa la energía disipada por ciclo (ecuación 2.8). 
 
𝐺 ´ =
𝜏0
𝛾0
𝑐𝑜𝑠𝛿 (2.7) 
 
 
𝐺 ´´ =
𝜏0
𝛾0
𝑠𝑒𝑛𝛿 (2.8) 
 
Es la relación entre el módulo de pérdida y el módulo de almacenamiento también se conoce 
como la Tan δ, y puede definirse una viscosidad compleja η* de acuerdo con la ecuación 2.9. 
 
𝜂∗ =
𝐺´´
𝜔
− 𝑖
𝐺´
𝜔
= 𝜂´ − 𝑖𝜂´´ (2.9) 
 
 
El comportamiento típico de un polímero al realizar un barrido de frecuencias se encuentra 
representado en la Figura 2.8. Las zonas que se pueden obtener bajo condiciones 
experimentales normales son la zona viscosa terminal y la zona de transición en donde se 
puede apreciar el primer cruce de módulos. 
 
 
Figura 2.8 Comportamiento típico de un polímero sometido a un barrido de frecuencias [33]. 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 26 
 
 
 
En el reómetro oscilatorio se pueden utilizardiferentes configuraciones de mordazas o 
geometrías, las más comúnmente utilizadas son los platos paralelos (Figura 2.9) y el cono y 
plato (Figura 2.10). 
 
Figura 2.9 Esquema de la geometría de platos paralelos [31]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.10 Esquema de la geometría de cono y plato [31]. 
 
II.1.5 REOMETRÍA ELONGACIONAL (RHEOTHENS) 
La reometría elongacional se basa en el cálculo de la viscosidad elongacional (ηE) de forma 
instantánea con el método de Cogswell, de Binding y de Gibson, que se presenta al 
producirse desplazamiento del fluido perpendicular a la fuerza que lo produce en el cual se 
considera la siguiente ecuación (ecuación 2.10). 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 27 
 
 
 
𝜂
𝐸=
𝜎𝐸
𝜀�̇�
 (2.10) 
 
Donde σE es el esfuerzo en extensión (elongación) y 𝜀�̇� es la velocidad de deformación bajo 
extensión [34]. 
Las deformaciones elongaciones y de cizallamiento tienen un papel muy importante en las 
operaciones de transformación de polímeros como extrusión, inyección, soplo y 
termoformado [35]. 
Para determinar esta reometría se utiliza un reómetro capilar pero se coloca un accesorio 
llamado Rheotens que fue desarrollado por Meissner (1969) de forma simultánea que el 
reómetro uniaxial para determinar la viscosidad extensional. El equipo (Figura 2.11) 
consiste en dos ruedas rotatorias, las cuales jalan el extruido que sale de un dado capilar a 
una velocidad definida, lo cual produce una deformación elongacional [36]. 
Figura 2.11 Configuración del Rheotens para la determinación de la viscosidad elongacional [36]. 
 
La fibra del polímero es extruida continuamente y a una distancia determinada es tomada 
por las ruedas del Rheotens. Las ruedas giran a una velocidad lenta la cual se va 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 28 
 
 
 
incrementando con una aceleración determinada. La resistencia del material contra el jalado 
es medida por una balanza de fuerza que se encuentra en el brazo en el cual se montan las 
ruedas. 
Los resultados del Rheotens se expresan en un diagrama de extensión (Figura 2.12) el cual 
describe el comportamiento elongacional de un polímero fundido. 
Figura 2.12 Resistencia del fundido como función de la velocidad de jalado [36]. 
 
La fuerza resultante es medida hasta la ruptura de la fibra, a esta se le conoce como 
resistencia del fundido (melt strength), mientras que la máxima velocidad alcanzada es 
conocida como capacidad de estiramiento (drawability) [37]. A altas velocidades de jalado 
las fibras comienzan a incrementar su oscilación y en las curvas experimentales se observan 
un efecto denominado resonancia del extruido (draw resonance). Con este experimento se 
puede determinar la máxima extensibilidad del extruido hasta la ruptura. 
La viscosidad elongacional se puede determinar a partir de las curvas del Rheotens. En el 
régimen lineal la velocidad de extensión (ε) es constante, de acuerdo con la ecuación 2.11 
[38]. 
𝜀 =
𝑉0
𝐿
 (𝑉 − 𝑉𝑆) (2.11) 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 29 
 
 
 
En donde Vo es la velocidad de extrusión en el dado, L es la distancia vertical entre la salida 
del dado y el centro de las ruedas del Rheotens, Vs es la velocidad relativa de inicio y V es 
la relación de jalado. 
La viscosidad elongacional (η) se encuentra dada por la ecuación 2.12. 
𝜂 = 
𝜎𝑝
(
𝑉𝑜
𝐿
)(𝑉𝑝−𝑉𝑠)
(
𝑉
𝑉𝑝
) (2.12) 
En donde σp es la tensión del fundido, dada por la ecuación 2.13. 
𝜎𝑝 = 
𝐹𝑝𝑉𝑝
𝐴0
 (2.13) 
Fp es la fuerza de jalado, la cual es necesaria para alcanzar la relación de jalado crítica Vp y 
la tensión crítica al final de la distancia vertical. 
Los perfiles de viscosidad elongacional (η) contra la velocidad de corte (γ) comunes para 
polietilenos se observan en la Figura 2.13. 
Figura 2.13 Curvas de viscosidad elongacional a diferentes velocidades de extrusión [37]. 
 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 30 
 
 
 
El experimento con el Rheotens modela muchos procesos industriales como el hilado 
de fibras, el proceso de extrusión - soplo de películas, en él es posible evaluar la velocidad 
de jalado, velocidad de extrusión y temperatura, así como las condiciones de operación en 
un solo experimento [39]. 
 
II.1.6 REOMETRÍA EXTENSIONAL 
La viscosidad extensional es la medida de la resistencia de un polímero en relación a fuerzas 
de extensión [40]. El flujo extensional es la deformación de un material provocada por 
esfuerzos normales. Tal flujo también es conocido como “libre de corte”. Las técnicas 
disponibles principalmente para medir las propiedades extensionales de polímeros fundidos 
se limitan a flujo extensional uniaxial, el cual sucede cuando el material se somete a esfuerzos 
normales en una sola dirección en los ejes restantes y experimenta una contracción [41]. 
Cuando un polímero fluye a través de una sección transversal grande hasta una más pequeña 
se estirará longitudinalmente, esto producirá una pérdida de presión debido a motivos 
extensionales suele producirse cuando un material fluye desde un canal grande a una entrada 
muy pequeña [25]. La extensión de esta pérdida de presión dependerá de la viscosidad 
extensional del polímero particular y la gravedad de restricción. 
El equipo utilizado para este tipo de reometría consiste en un tambor fijo conectado a un 
transductor y un tambor rotatorio conectado a un motor el cual rota alrededor de su propio 
eje y alrededor del tambor fijo. La configuración del sistema se observa en la Figura 2.14. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.14 Esquema de geometría cilíndrica para la determinación de la viscosidad extensional [31]. 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 31 
 
 
 
La muestra se sujeta en ambos extremos en cada uno de los tambores, se calienta a la 
temperatura de prueba y se estira a una velocidad, y a una extensión determinada. 
La velocidad de deformación por elongación se le conoce como velocidad de Hencky [42]. 
Dicha velocidad está relacionada con la velocidad de una partícula a lo largo de un eje de 
deformación, como se representa en la Figura 2.15. 
 
 
 
Figura 2.15 Representación esquemática de la velocidad de Hencky. 
 
Es un experimento a velocidad constante, en el cual dos extremos se mueven a la misma 
velocidad, una partícula en el centro del cilindro tiene una velocidad cero y la velocidad de 
la partícula se incrementa conforme la distancia se aleja del centro. 
La deformación final (εH), en función de la longitud final (Lf) y la longitud inicial (Lo) de la 
muestra se expresa de acuerdo con la ecuación 2.14. 
 
𝜀𝐻 = 𝐼𝑛 [
𝐿𝑓
𝐿0
] (2.14) 
 
La viscosidad extensional (ηE) se define como el esfuerzo dividido entre la velocidad 
extensional. El esfuerzo es la fuerza dividida entre el área superficial normal a la dirección 
de deformación [42]. 
 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 32 
 
 
 
En la Figura 2.16 se presentan como ejemplo las curvas de viscosidad extensional contra 
tiempo de un polietileno comercial. 
 
Figura 2.16 Curvas de viscosidad extensional a diferentes velocidades de extensión [43]. 
 
La deformación extensional juega un papel significativo en muchas operaciones de 
procesamiento que implican un cambio rápido de forma, como la fibra de hilado, soplado de 
película, moldeo por soplado y fundido o en solución de soplado para fabricación de material 
no tejido [39]. 
 
II.2 ANTECEDENTES DEL COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE 
MEZCLAS DE POLIETILENOS 
Se revisaron varios trabajos realizados por diferentes autores con la finalidad de conocer el 
comportamiento reológico de mezclas de polietilenos, los cuales se presentan a continuación. 
En el trabajo de Ariawan y colaboradores se investigó la influencia de la reología sobre la 
estructura molecular y la procesabilidadde los polietilenos de alta densidad (HDPE) para el 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 33 
 
 
 
moldeo por soplado. Se estudiaron 24 tipos de HDPE comerciales, usando un reómetro 
capilar y un reómetro extensional, un plastómetro y una unidad de moldeo por soplado. Estas 
resinas fueron analizadas a diferentes velocidades de corte para determinar sus propiedades 
de flujo extensional, el hinchamiento del extruido y la resistencia del fundido. 
Dichas resinas tenían diferentes pesos moleculares y fueron producidas con diferentes 
tecnologías de polimerización. En conclusión se encontró que la viscosidad aparente no sólo 
estaba influenciada por el peso molecular promedio en peso (Mw), sino que también depende 
del índice de polidispersidad (PI) [44]. 
En el 2000, Seyfzadeh y Collier realizaron mediciones de viscosidades extensionales 
efectivas de muestras de polietileno de alta y baja densidad utilizando un reómetro capilar. 
Estas viscosidades fueron evaluadas bajo la influencia de la velocidad de tensión y 
deformación de Hencky, así como de la temperatura. Los resultados mostraron que las 
viscosidades extensionales se ven afectadas principalmente por los diferentes pesos 
moleculares promedio en peso de los polietilenos en lugar de su grado de ramificación [45]. 
En el estudio realizado por Ajji y Sammut Huneault el objetivo de su investigación fue 
determinar el efecto del contenido de polietileno de baja densidad (LDPE) en mezclas con 
polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) en sus propiedades de cristalinidad y 
endurecimiento por deformación. Se eligieron tres diferentes polietilenos de baja densidad 
lineal y tres polietilenos de baja densidad, los cuales fueron mezclados utilizando un extrusor 
de tornillo sencillo. Se realizaron las mediciones a una temperatura de 150 °C y los resultados 
mostraron que no había una diferencia en el grado de endurecimiento por deformación con 
un contenido del 10 al 30% en peso de LDPE. 
En dicho trabajo también se realizó un análisis térmico el cual indicó que a concentraciones 
de hasta un 20% en peso de LDPE no se modifican las temperaturas de fusión y cristalización 
de las mezclas con LLDPE. En conclusión los resultados indicaron que con un 10% a un 20% 
de LDPE es suficiente para proporcionar un mejor endurecimiento por deformación del 
LLDPE [46]. 
El trabajo de Torres y Figueroa se prepararon mezclas de polietilenos en las cuales la 
composición de la mezcla se encuentra en una región en la que tienen lugar interacciones 
antagónicas entre sus componentes. Las propiedades resultantes fueron inferiores a las que 
se obtendrían a partir de los constituyentes puros. La existencia de interacciones antagónicas 
en la región entre 30 y 70% en peso de LLDPE hace que la mezcla resultante presente 
módulos de elasticidad inferiores incluso a los del LDPE puro; en donde dicho 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 34 
 
 
 
comportamiento obligará a emplear un mayor espesor en la película para compensar el 
deterioro en esta propiedad [47]. 
Munstedt realizó un estudio de la correlación entre el comportamiento reológico y el 
estiramiento por soplado de películas, en donde se caracterizó la elongación de seis diferentes 
polietilenos de baja densidad y una mezcla. Se mostraron comportamientos diferentes de 
endurecimiento por deformación en cada material, los cuales podrían estar relacionados con 
su estructura molecular. La homogeneidad del espesor de la película no está relacionada con 
la estabilidad de la burbuja pero si con el grado de endurecimiento por deformación del 
polietileno [48]. 
En el trabajo de Delgadillo y col., se determinaron las propiedades termoreológicas de 
mezclas LLDPE/ LDPE, con un énfasis en los efectos de las ramificaciones de cadena larga. 
El LLDPE se mezcló con cuatro polietilenos de baja densidad que tuvieron diferentes pesos 
moleculares. Se sometieron a un análisis de calorimetría diferencial de barrido (DSC) 
utilizando mezclas de 1, 5, 10, 20, 50 y 75% en peso del LLDPE, en el cual se demostró que 
todas las mezclas exhibían más de un tipo diferente de cristal. La experimentación continuó 
con la realización de curvas maestras a 150 ° C para todas las mezclas para comprobar su 
miscibilidad. También se realizó un estudio del comportamiento de elongación de las mezclas 
en donde se utilizó un reómetro extensional uniaxial. Dicho experimento mostró que las 
mezclas presentan endurecimiento por deformación a altas velocidades de deformación, e 
incluso también a concentraciones muy bajas como 1% en peso de LDPE, esto debido al 
efecto de ramificación del LDPE [49]. 
La investigación de Baldi y colaboradores consistió en la determinación de la viscosidad 
elongacional de polímeros que se funden a diferentes niveles de esfuerzo de tracción y 
velocidad de deformación. Ellos utilizaron dos grados de polietileno de alta densidad con 
una masa molecular media similar pero con diferente índice de polidispersidad para el 
moldeo por soplado. Las pruebas realizadas de hilado por fusión se compararon con datos de 
viscosidad extensional transitorios, obtenidos por medio de ensayos de tracción isotérmica 
uniformes, para lo cual se utilizó un reómetro extensional. Los resultados mostraron que los 
niveles altos de tensión y de velocidad de deformación proporcionan datos de viscosidad de 
elongacional que son muy cercanos a los valores de viscosidad extensional transitorios 
obtenidos mediante los ensayos de tracción [50]. 
En el trabajo de Plaza García se estudiaron las mezclas de polietileno de baja densidad 
(LDPE) con polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) y un copolímero de etileno 
propileno dieno (EPDM). El objetivo de este estudio era determinar las propiedades 
II REOLOGÍA 
 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 35 
 
 
 
morfológicas, cristalinas, térmicas, reológicas y mecánicas de estas mezclas. La elección de 
este sistema radica en el hecho de que las mezclas de LDPE y LLDPE son de gran utilidad 
en el área de manufactura de diferentes materiales, ya que en ellas se combina la 
procesabilidad del LDPE y las buenas propiedades mecánicas del LLDPE. Las propiedades 
morfológicas de las mezclas fueron estudiadas por medio de microscopia óptica, también se 
realizó la prueba del grado de cristalinidad de las mezclas, el cual fue determinado por medio 
de la técnica de dispersión de rayos-x en ángulos amplios y el estudio térmico de las mezclas 
se llevó a cabo por medio de un análisis calorimétrico diferencial de barrido (DSC). Fueron 
estudiadas las propiedades mecánicas utilizando una máquina de ensayos universales 
(Instron) y en el aspecto reológico se analizó un estado estacionario haciendo uso de un 
reómetro capilar [3]. 
Finalmente, de acuerdo con la revisión de trabajos enfocados al tema del comportamiento 
reológico de mezclas de polietilenos pone evidencia que la combinación de polietilenos es 
utilizada principalmente para mejorar la procesabilidad de la mezcla y para reforzar sus 
propiedades mecánicas.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III 
MÉTODOS Y TÉCNICAS 
EXPERIMENTALES 
 
 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 36 
 
 
 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
Este proyecto tiene la finalidad de evaluar mezclas ternarias de tres diferentes polietilenos 
para saber que mezcla es la más adecuada para elaborar una película termoencogible. La 
investigación se llevó acabo en el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA). 
 
 
III.1 MATERIALES (MEZCLADO) 
Las mezclas caracterizadas en este trabajo fueron elaboradas con tres tipos distintos de 
polietilenos cuyas características generales se encuentran en la Tabla 3.1. 
 
Tabla 3.1 Características generales de los polietilenos utilizados para las mezclas. 
Polímero3 
Densidad 
promedio 
(g/cm3) 
Índicede 
fluidez 
promedio 
(g/10 min) 
Mw1 
Promedio 
(g/mol) 
Mn1 
Promedio 
(g/mol) 
I.P. gw2 
Polietileno de 
baja densidad 
(LDPE) 
0.921 0.4 334,350 38,503 8.68 0.42 
Polietileno de 
baja densidad 
lineal 
(LLDPE) 
0.918 2.0 123,756 27,334 4.53 0.86 
Polietileno de 
alta densidad 
(HDPE) 
0.956 0.35 200,408 31,516 6.36 1.0 
 
1Obtenido mediante cromatografía de permeación en gel (GPC) 
2Coeficiente de ramificaciones por GPC 
3Materiales comerciales 
 
 
 
 
 
 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 37 
 
 
 
III.2 MÉTODOS (MEZCLADO) 
 
III.2.1 PREPARACIÓN DE MEZCLAS TERNARIAS 
Las mezclas fueron preparadas en un reómetro de torque equipado con elementos de 
mezclado. Se utilizó un 60% del volumen de la cámara de mezclado con una velocidad de 
los rotores de 60 RPM, a una temperatura de 190°C durante 10 min. 
Posteriormente las mezclas obtenidas, en forma de plastas, fueron enfriadas a temperatura 
ambiente y cortadas en hojuelas (ver figura 3.1) para su caracterización reológica, se realizó 
esto para alimentar a los equipos del plastómetro y al reómetro capilar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1 Hojuelas de las mezclas de polietilenos preparadas por el reómetro de torque tipo 
Branbender. 
 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 38 
 
 
 
Las composiciones de las nueve mezclas ternarias fueron seleccionadas de acuerdo con el 
diagrama ternario que se observa en la Figura 3.2. 
 
 
Figura 3.2 Diagrama ternario de las mezclas propuestas. 
 
Tomando en consideración los diferentes porcentajes en peso del polietileno de baja densidad 
como componente principal (25, 50 y 75%) y las composiciones de los dos componentes 
restantes en proporciones tales que a una misma composición de polietileno de baja densidad 
le corresponda una combinación con mayor contenido de LLDPE, otra con LLDPE y HDPE 
en composiciones iguales y otra con mayor contenido de HDPE. 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 39 
 
 
 
De acuerdo con estos criterios, las composiciones en peso de cada mezcla propuesta se 
encuentran resumidas en la Tabla 3.2, junto con los blancos a analizar de cada tipo de 
polietileno. 
 
Tabla 3.2 Composiciones en peso de polietilenos para las mezclas ternarias. 
Material 
LDPE 
(% peso) 
HDPE 
(% peso) 
LLDPE 
(% peso) 
Total 
A 25 18.75 56.25 100 
B 25 37.5 37.5 100 
C 25 56.25 18.75 100 
D 50 12.5 37.5 100 
E 50 25 25 100 
F 50 37.5 12.5 100 
G 75 6.25 18.75 100 
H 75 12.5 12.5 100 
I 75 18.75 6.25 100 
LDPE 100 0 0 100 
HDPE 0 100 0 100 
LLDPE 0 0 100 100 
 
 
III.2.3 PREPARACIÓN DE PLACAS 
Para la obtención de placas de 1 y 0.7 mm de espesor respectivamente, se utilizó una prensa 
hidráulica en la que, de acuerdo al tipo de polietileno, se selecciona las condiciones de 
operación siguiendo la norma ASTM D-4703a 
El tiempo de proceso fue de 20 minutos aproximadamente tanto para las resinas puras como 
para las mezclas ternarias. Las placas obtenidas de 1 mm de espesor son utilizadas para las 
pruebas de reometría oscilatoria y las de 0.7 mm para las pruebas de viscosidad extensional 
(ver figura 3.3). 
 
 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 40 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.3 Placas de 1mm (lado izquierdo) y 0.7 mm (lado derecho) preparadas por la prensa 
hidráulica. 
 
Las condiciones de operación de la prensa hidráulica para cada tipo de polietileno se 
encuentran resumidas en la Tabla 3.3. 
 
Tabla 3.3 Condiciones de operación para el proceso de moldeo de acuerdo con la norma 
ASTM D-4703a. 
Placas de 1mm Placas de 0.7mm 
Polietileno Temperatura (°C) Presión Polietileno Temperatura (°C) Presión 
LDPE 140 
11 Ton/Fuerza 
LDPE 150 
8 Ton/ Fuerza 
LLDPE 140 LLDPE 150 
HDPE 155 HDPE 150 
Mezclas 150 Mezclas 150 
 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 41 
 
 
 
III.3 TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN 
A continuación se presentan las diferentes técnicas de caracterización, como son los equipos 
y las condiciones de operación que se utilizaron para poder llevar a cabo este trabajo. 
 
III.3.1 REÓMETRO DE TORQUE 
Se utilizó un reómetro de torque marca Brabender equipado con los elementos de mezclado. 
Las condiciones de operación utilizadas con las mezclas ternarias fueron una temperatura de 
190°C en un tiempo de 10 min y las gráficas obtenidas fueron de tiempo contra torque. 
 
III.3.2 PLASTÓMETRO DE EXTRUSIÓN 
Para la determinación de los índices de fluidez de los materiales se empleó un plastómetro 
de extrusión marca Instron. Las condiciones de operación en las que fueron obtenidos los 
valores del índice de fluidez de las mezclas ternarias y de los componentes son de acuerdo a 
la norma ASTM D-1238, cuyos valores se encuentran resumidos en la Tabla 3.4. 
 
Tabla 3.4 Condiciones de prueba estándar de masa de la muestra y tiempo de prueba 
(ASTM D-1238). 
Intervalo 
(g/10 min) 
Masa de la 
muestra 
(g) 
Tiempo 
(min) 
0.15 a 1.0 2.5 a 3.0 6 
> 1.0 a 3.5 3.0 a 5.0 3 
>3.5 a 10 4.0 a 8.0 1 
>10 a 25 4.0 a 8.1 0.5 
> 25 4.0 a 8.2 0.25 
 
Para las mezclas cuyo índice de fluidez se encontró en un intervalo de 1.0 hasta 3.5 g/10 min, 
se pesaron 4.0 gramos y se utilizó un tiempo de corte de 3 min. Para las mezclas con un índice 
de fluidez en el intervalo inferior de 0.15 a 1.0 g/10 min se pesaron 3.0 gramos y el tiempo 
de corte utilizado fue de 6 minutos y para las mezclas con índice de fluidez mayor a 3.5 g/10 
min se pesaron 4.0 gramos y el tiempo de corte fue de un minuto. 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 42 
 
 
 
Se utilizaron dos cargas sobre el pistón de 2.16 y 21.6 kilogramos como peso muerto, a una 
temperatura de referencia para polietilenos de 190 °C. 
 
III.3.3 REÓMETRO CAPILAR 
En esta prueba se utilizó un reómetro capilar marca Göttfert. Las condiciones de operación 
fueron una temperatura de referencia de 190°C y un tiempo de plastificación de 6 minutos, 
de acuerdo con la norma ASTM D-3835, utilizando un dado plano con relación L/D de 30:1. 
Los perfiles de viscosidad y de esfuerzo cortante fueron obtenidos en ocho diferentes 
velocidades de corte las cuales se encuentran listadas en la Tabla 3.5. 
 
Tabla 3.5 Condiciones de prueba para reometría capilar. 
Velocidad del pistón 
(mm/s) 
Velocidad de corte 
(s-1) 
0.017 30 
0.033 60 
0.083 150 
0.167 300 
0.333 600 
0.833 1,500 
1.667 3,000 
3.333 6,000 
 
 
III.3.4 REÓMETRO OSCILATORIO 
Se utilizó un reómetro oscilatorio marca TA Instruments. Las pruebas de reometría 
oscilatoria se llevaran a cabo utilizando discos de 1 mm de espesor, cortados y obtenidos de 
las placas. La geometría utilizada fue de platos paralelos para obtener las gráficas de los 
barridos de frecuencia y de deformación a una temperatura de 190°C. 
Los barridos de deformación se llevaron a cabo en un intervalo de 0.1 a un 100% de 
deformación oscilatoria y para los barridos de frecuencia se llevaron a cabo en un intervalo 
de 0.1 a 100 rad/s de frecuencia angular y con una deformación constante del 10%. 
III MÉTODOS Y TÉCNICAS EXPERIMENTALES 
 
JEANINE ITALIA MERCEDES CAMPOS CABRERA 43 
 
 
 
III.3.5 VISCOSIMETRÍA EXTENSIONAL (EVF) 
 
Los perfiles de viscosidad extensional se obtuvieron en un reómetro oscilatorio con un 
accesorio para medir la viscosidad extensional (EVF). Las pruebas se realizaron a una 
temperatura de 170°C. Las muestras a analizar se obtuvieron de las placas de 0.7 mm y fueron 
evaluadas a 10 velocidades de extensión distintas en un intervalo de 10 a 0.01 s-1. 
 
III.3.6 VISCOSIMETRÍA ELONGACIONAL (RHEOTENS) 
 
Las pruebas de viscosidad elongacional se llevaron a cabo utilizando un reómetro capilar