Inflamabilidad de los rellenos de película de PVC frente a los de polipropileno

Es una pregunta válida y que Brentwood es muy capaz de responder, ya que producimos tanto rellenos de película de cloruro de polivinilo como de polipropileno. Para profundizar mucho más en las diferencias químicas entre estos dos polímeros puede consultar el documento TP15-21 de CTI. Este post mantendrá la discusión a un nivel general de las diferencias.

Temperaturas de funcionamiento del material

Lo primero que hay que tener en cuenta es que los rellenos de película de polipropileno (PP) pueden utilizarse para aplicaciones a temperaturas más elevadas que el mismo producto de relleno fabricado con cloruro de polivinilo (PVC). Esto se debe puramente a las propiedades del material y a sus correspondientes temperaturas de deflexión térmica. Para una aplicación a contracorriente, se recomienda que un relleno de película de PVC funcione a 140 °F o menos (con la posibilidad de manejar excursiones de temperatura a corto plazo que sean más altas), mientras que, para una aplicación a contracorriente, se recomienda que un relleno de película de PP funcione a 175 °F o menos (con la posibilidad de manejar excursiones de temperatura a corto plazo que sean más altas). Esto permite que el PP se utilice para aplicaciones que verán temperaturas del agua mucho más altas. Consulte la tabla siguiente para obtener más referencias.

Energía superficial del PVC frente al PP

Un aspecto que no se menciona mucho, probablemente porque se complica un poco más, es la diferencia de energía superficial entre los productos de PVC y PP. Del documento TP00-01 del CTI, publicado por Rich Aull y Tim Krell, se desprende que "la superficie natural de cualquier polímero es por naturaleza hidrófoba, es decir, el agua tiende a apelmazarse y se resiste a formar una película de agua lisa y uniforme. Con un desarrollo inadecuado de la película de agua, no se alcanzará el rendimiento esperado del relleno y éste se resentirá. Mientras está en servicio, la superficie del relleno se vuelve menos hidrófoba y con el tiempo la superficie se acondiciona completamente (envejece) permitiendo que el agua forme una película fina". El PVC tiene una energía superficial mucho menor y envejece más rápido que el PP, cuya característica superficial se asemeja mucho a la de una sartén antiadherente. "El polipropileno tiene una superficie más 'cerosa' y es muy difícil de envejecer. Después de tres semanas en la instalación de envejecimiento, la curva característica de baja carga de agua aún no se ha desarrollado por completo... La conclusión es que los rellenos de polipropileno no alcanzarán su pleno potencial de rendimiento hasta que la carga de agua sea 2-3 veces superior a la del PVC y puede que nunca con las cargas de agua más bajas." Este puede ser un punto crítico cuando se requiera una prueba de rendimiento térmico certificada para una nueva torre de refrigeración o para una reconversión. No comprender esta diferencia en las propiedades de los materiales tiene el potencial de costar un dinero considerable al contratista instalador y al propietario.

En general, el PP es mucho más inflamable que el PVC. El PVC es intrínsecamente un material ignífugo autoextinguible debido a la abundancia de cloro en su formulación, con unas características de combustión más próximas a las del papel, la madera y la paja. Por el contrario, el PP puede considerarse más bien un combustible de hidrocarburo sólido y es muy combustible, con unas características de combustión más próximas a las del combustible para reactores y la gasolina, como puede verse en los resultados de las pruebas que se muestran a continuación.

Una representación visual muy directa de esto puede verse en el gráfico siguiente que muestra los resultados de muchas pruebas del Índice Límite de Oxígeno (LOI) para ambos productos (prueba ASTM D2863). Lo que la prueba LOI nos proporciona es un número repetible y preciso que muestra la probabilidad de que un material se incendie y su capacidad para mantener ese fuego. Con un aire atmosférico normal (a nivel del mar) compuesto por 21% de oxígeno, cuanto mayor sea el número LOI del material por encima de 21%, más resistente al fuego será el material. Observe cómo todos los materiales de PP, incluidos los listados con aditivos ignífugos (FR), están muy cerca o por debajo de la línea 21%. Estos materiales tienen un riesgo muy alto de inflamarse y mantendrán el fuego. Observe ahora la segunda línea negra del gráfico, que se sitúa en 27%. Esta línea indica la concentración de oxígeno generalmente reconocida en la industria del plástico como el punto en el que un material demostrará generalmente características ignífugas en una aplicación en el mundo real. Es decir, cualquier material con un LOI inferior a 27%, aunque mejor que los materiales con números LOI inferiores a 21%, sigue siendo fácilmente susceptible de incendiarse y mantener el fuego. Los materiales con números LOI superiores a 27% son materiales que definitivamente empiezan a mostrar una resistencia a prenderse y mantener una llama. Cuanto más alto sea por encima de 27%, más ignífugo será el material y más difícil será que prenda fuego. Observe que todas las muestras de PVC se sitúan muy por encima de 27, siendo la más baja 38 para el PVC europeo, que contiene niveles más altos de plastificantes combustibles. Una vez más, esto se debe a la naturaleza inherente del PVC y a su característica autoextinguible debida al cloro del material.

Resumen de las conclusiones sobre la inflamabilidad de los rellenos de película de PVC frente a los de polipropileno

En resumen, existen claras diferencias entre el PVC y el PP. Depende de un ingeniero o propietario determinar qué es lo que necesita para su material de relleno. Si se trata de una aplicación de alta temperatura, entonces el PP podría ser una consideración si un producto de HPVC no puede satisfacer la necesidad, aunque ese rendimiento debe sopesarse frente al hecho de que el PP puede no llegar nunca a envejecer del todo y rendir como se preveía y es un material que se incendia más fácilmente y arde rápido y caliente como el combustible de un avión. Rara vez, o nunca, hay una solución para todas las aplicaciones. Es importante comprender todo de los riesgos y beneficios de los diferentes diseños de relleno y formulaciones de materiales. Hay que considerar y sopesar los parámetros de selección, como el rendimiento térmico y el coste inicial, pero también deben incluirse las características del material, así como el coste total y el potencial de riesgo para evaluar la mejor opción de relleno para cualquier aplicación.