Descripción técnica del EVOH (copolímero de etileno y alcohol vinílico)

1. Descripción básica

EVOH (Copolímero de etileno y alcohol vinílico) es un polímero cristalino formado por la copolimerización de etileno y alcohol vinílico. Es reconocida como una de las tres principales resinas de alta barrera del mundo (junto con PVDC y poliamida). Se produce mediante la saponificación o saponificación parcial del copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA) y puede considerarse una forma modificada de alcohol polivinílico. Su contenido de etileno suele oscilar entre el 20 % y el 45 % de contenido molar, con un contenido de alcohol vinílico entre el 60 % y el 80 %.

Característica molecular clave

Las cadenas moleculares de EVOH contienen grupos hidroxilo (-OH) que forman una estructura densa mediante enlaces de hidrógeno.

● El contenido de etileno normalmente oscila entre 20% y 45% mol%.

● A medida que aumenta el contenido de etileno, el rendimiento de la barrera contra gases disminuye, pero mejoran la resistencia a la humedad y la procesabilidad.

2. Propiedades técnicas clave y ventajas

Categoría de propiedad	Descripción técnica	Ventajas específicas
Excelente barrera a los gases	La barrera de gas es >10 veces mayor que la del PVDC, ~100 veces mayor que la del PA y ~10 000 veces mayor que la del PP/PE.	Previene eficazmente la entrada de oxígeno, mantiene el sabor y la calidad de los alimentos; retiene eficazmente CO₂ o N₂ en envases lavados con gas
Resistencia al aceite/disolvente	Resistencia extremadamente alta a la mayoría de disolventes y aceites orgánicos.	Aumento de peso cero después de 1 año de inmersión en ciclohexano, xileno, éter de petróleo, benceno y acetona a 68°F
Propiedades mecánicas	Alta resistencia mecánica, elasticidad y dureza superficial.	Resistencia típica a la tracción en rotura: aprox. 44-49MPa
Propiedades ópticas	Alto brillo, baja turbidez, alta transparencia	Las películas exhiben una excelente claridad óptica.
Estabilidad térmica	La mayor estabilidad térmica entre todas las resinas comerciales de alta barrera.	Los residuos del procesamiento son reciclables; el triturado puede contener >20% de EVOH
Respetuoso con el medio ambiente	Sin plastificantes; La combustión no produce dioxinas.	Cumple con las normas de contacto con alimentos de la FDA y la UE; Seguro para contacto directo con alimentos/farmacéuticos.

3. Rangos de propiedades típicos

Propiedad	Rango de valores típico	Notas
densidad	1,13 – 1,21 g/cm³	Normalmente 1,15-1,19 g/cm³
Índice de fusión	0,7 – 20 g/10 min	A 190 °C/2,16 kg
Contenido de etileno	20 – 45% molar	Rango común: 38-44%; 32% es el punto de equilibrio típico
Punto de fusión	158 – 190°C	Normalmente entre 160 y 168 °C
Resistencia a la tracción	44 – 49MPa	Grado de película
Alargamiento en rotura	320 – 340%	Grado de película
Tasa de transmisión de oxígeno	0,6 cm³/(m²·24h·0,1MPa)	Medido en estructuras multicapa.
Tasa de transmisión de vapor de agua	2,0 g/(m²·24h)	Medido en estructuras multicapa.

4. Pautas de procesamiento

4.1 Métodos de procesamiento básicos

Existen tres métodos principales para incorporar EVOH como capa barrera en estructuras multicapa:

Coextrusión: Combinando EVOH con poliolefinas o poliamida para formar estructuras multicapa

Laminación de película: Laminar película EVOH a otros sustratos o revestir con otros materiales

Revestimiento directo: Uso de resina EVOH como recubrimiento para diversos sustratos o envases monocapa

4.2 Consideraciones de diseño de tornillos de extrusión específicos de EVOH

EVOH es un termoplástico semicristalino con alta viscosidad en estado fundido y un rango de fusión estrecho. Se requiere atención especial durante el procesamiento:

Parámetro de diseño	Rango recomendado	Notas
Diámetro del tornillo	Se prefiere un diámetro más pequeño para una producción determinada	Reduce el tiempo de exposición al calor, aumenta el caudal de material y mejora la autolimpieza
Relación L/D	24-30:1, comúnmente 24-26:1	Demasiado corto corre el riesgo de una mala plastificación y atrapamiento de aire.
Relación de compresión	3-4:1, comúnmente 3:1
Longitud de la sección de alimentación	8-9D	Ajustar según el contenido de etileno
Longitud de la sección de compresión	6-10D
Longitud de la sección de medición	8-13D

4.3 Precauciones de procesamiento

● Para evitar "geles" y carbonización, los tornillos deben tener diseños de vuelo completo y estar cromados.

● EVOH es sensible al corte; aumentar adecuadamente la velocidad del tornillo ayuda a reducir la viscosidad para una mejor combinación con otras resinas

● Las temperaturas de procesamiento deben controlarse estrictamente para evitar el estancamiento de la masa fundida.

5. Aplicaciones detalladas por industria

Sector industrial	Aplicaciones primarias	Propiedades clave utilizadas
Envasado de alimentos	• Envasado aséptico: cartón para envasado de alimentos líquidos. • Bolsas de llenado en caliente y de retorta: Resistencia a la esterilización a altas temperaturas • Embalaje de frescura: Carnes, mariscos, lácteos, jugos. • Embalaje de condimentos: condimentos picantes, aceite de cocina. • Embalaje de café/té: Retención de aroma	Barrera de oxígeno, retención de aroma, vida útil prolongada, resistencia a altas temperaturas
Envases no alimentarios	• Productos químicos para el hogar: Cosméticos, pasta de dientes • Productos químicos finos: pesticidas, recubrimientos, tóners orgánicos • Embalaje farmacéutico: Medicamentos, productos sanitarios. • Embalaje de mercancías peligrosas: Xileno, benceno.	Resistencia a disolventes orgánicos, prevención de fugas, seguridad, no toxicidad.
Industria automotriz	• Tanques de combustible de plástico multicapa: estructuras de 6 capas, EVOH ~3% • Conductos de combustible: coextruidos con nailon 12	Resistencia a la permeación del combustible, aligeramiento, flexibilidad de diseño
Tuberías/tubos de barrera	• Capas de barrera de oxígeno para calefacción por suelo radiante: Evita la corrosión del metal • Tuberías del sistema de calefacción: inhibe el crecimiento de algas/bacterias	Barrera de oxígeno, resistencia a la intemperie.
Otros sectores	• Agricultura: Películas para fumigación de suelos • Materiales médicos: Embolia, membranas permeables selectivas • Textiles: ropa funcional • Modificación de polímero: modificador de resina	Versatilidad, alto rendimiento

6. Desarrollos y tendencias tecnológicos recientes

6.1 Mejoras en la resistencia a la humedad

Mitsubishi Chemical desarrolló Soarnol™ RB7205B; Kuraray desarrolló la serie KURARISTER™ para aplicaciones de películas de retorta. Estos abordan eficazmente la delaminación y el blanqueamiento durante el autoclave, y las propiedades de barrera se recuperan en un plazo de 3 a 7 días.

6.2 EVOH de base biológica

Mitsubishi Chemical presentó Soarnol™ PB7104B, que contiene >25 % de contenido de origen biológico.

6.3 Soluciones de reciclabilidad

Mitsubishi Chemical desarrolló Soaresin™ ayudante de reciclaje, mejorando la compatibilidad entre las poliolefinas y EVOH para facilitar el reciclaje del material de embalaje.

Kuraray desarrolló la serie EVAL™ XEP, diseñada para ser reciclable.

6.4 Grados especializados

Desarrollo de grados con contenidos de etileno del 27%, 29%, 44%, etc., adaptados a aplicaciones específicas.

Kuraray ofrece 7 series EVAL™ (M, L, F, etc.) que cubren aplicaciones automotrices, de termoformado, de tuberías y de películas.

7. Consideraciones importantes

7.1 Sensibilidad a la humedad

EVOH es hidrófilo e higroscópico. Cuando absorbe humedad, su rendimiento de barrera contra gases se ve afectado. Por lo tanto, EVOH generalmente se combina con resinas de alta barrera contra la humedad, como poliolefinas (PE/PP), intercalando la capa de EVOH en el medio de la estructura multicapa.

7.2 Procesamiento de estabilidad térmica

Aunque el EVOH tiene una alta estabilidad térmica, se debe evitar el estancamiento de la masa fundida durante el procesamiento. El estancamiento puede provocar deshidratación molecular, formación de dobles enlaces, reticulación, lo que da lugar a "geles" o incluso carbonización.

7.3 Compatibilidad con otras resinas

Incompatible con poliolefinas (PE, PP): Requiere una capa de unión (resina adhesiva) para la unión.

Buena compatibilidad con PA6: Se puede utilizar para crear mezclas.

Compatibilidad limitada con PBAT: Las propiedades mecánicas pueden degradarse con una carga alta de EVOH.

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