VOLVER A LOS ARTÍCULOS
La utilización del plástico se ha incrementado desde el siglo XIX; ciertas características como su flexibilidad, baja conductividad eléctrica y fabricación económica lo han posicionado como el recurso por excelencia para la producción de diversos objetos. Es por esta razón que se ha convertido en un sustituto industrial de otros materiales como el metal y el vidrio. Hoy en día se encuentra al alcance de todos.
Los paracaídas están hechos de nailon.
Si bien podemos afirmar que el mayor desarrollo de la industria del plástico se dio en el siglo XX, mucho tiempo antes se utilizaron otros materiales con propiedades similares; como es el caso de los cuernos o pezuñas de animales que eran empleados para la fabricación de peines y botones, entre otros artículos.
La verdadera naturaleza del plástico fue descubierta en 1920 cuando el químico alemán Hermann Staudinger afirmó que este material está formado por cadenas de moléculas gigantes. Gracias a este revolucionario trabajo de investigación, recibió el Premio Nobel de Química en 1953.
Estas cadenas de moléculas gigantes se forman a partir de la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Así, se conforman los polímeros que son largas cadenas de átomos de carbono (C) combinadas con otros pocos elementos, tales como, hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), azufre (S), cloro (Cl) y flúor (F). Los materiales basados en una cadena análoga de átomos de silicio (Si) reciben el nombre de siliconas.
Siliconas
El químico Frederick Kipping fue pionero en el estudio de los compuestos orgánicos de silicio (organosilicios) y acuñó el término silicona.
La silicona es inerte y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil en gran variedad de aplicaciones industriales, como lubricantes, adhesivos, moldes, impermeabilizantes, y en aplicaciones médicas y quirúrgicas, como prótesis valvulares cardíacas e implantes de mamas.
Los guantes de silicona para horno son capaces de soportar temperaturas de hasta 260 °C.
¿Cómo se fabrican los plásticos?
Los plásticos se fabrican a partir de recursos naturales como el petróleo, el gas natural, el carbón y la sal común. Técnicamente el proceso de producción se denomina polimerización, se trata de una reacción química en la que dos o más moléculas se combinan para formar otra en la que se repiten las estructuras de las primitivas dando lugar al polímero.
Una vez creados los compuestos poliméricos, los polvos, gránulos, pastas, etc., se lleva a cabo el tratamiento de los plásticos a través de procesos como la extrusión, la inyección, o la compresión. Luego de esta etapa se pasa a la fase de fabricación y utilización con el ensamblado.
El primer plástico
La aparición del primer plástico data de 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collarder puso en marcha un concurso en donde los participantes debían buscar un sustituto del marfil natural que era empleado para la fabricación de bolas de billar. Uno de los competidores fue el inventor John Wesley Hyatt que si bien no ganó el premio, desarrolló el celuloide, un material en base a la celulosa. A finales del siglo XIX pasó a ser elemental en la industria cinematográfica para fabricar el soporte de las primeras imágenes en movimiento. La desventaja de este material es que era inflamable.
John Wesley Hyatt.
Principales avances en el siglo XX
En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland inventó el primer plástico totalmente sintético que recibió el nombre de baquelita. Este producto tuvo éxito en la industria debido a que puede moldearse a medida que se forma y resulta duro al solidificarse. Además, no conduce electricidad, es resistente al agua y a los disolventes. Por su trabajo, Baekeland se convirtió en multimillonario y actualmente es reconocido por muchos científicos como el padre de la industria del plástico. Mejoras posteriores han provocado que la baquelita deje de usarse, pero en su momento se fabricaron diversos artefactos como teléfonos y radios con este producto.
Teléfono de baquelita.
Durante la década de 1910 el ingeniero textil suizo, Jacques Edwin Brandenberger, creó una máquina para fabricar hojas de celulosa, así aparece el celofán, un material para embalaje translúcido, flexible e impermeable. Además, en esta época se mejoraron los procesos de producción de policloruro de vinilo (PVC) (material blanco, con buena resistencia eléctrica, actualmente utilizado en envases, ventanas, cables, juguetes, calzado, etc.); sin embargo, la popularización de este plástico se dio muchos años después.
En los años 20 el aporte de Staudinger al hablar de polímeros promovió como nunca el desarrollo de otros materiales. Fue así que en la década siguiente los químicos ingleses, Reginald Gibson y Eric Fawcett, lograron sintetizar tal como lo conocemos hoy en día el polietileno (PE). Sin embargo, su uso no se masificó porque su costo de producción era alto.
En 1931 la empresa DuPont comenzó a fabricar el primer caucho sintético, más conocido como neopreno. Fue la primera goma sintética producida a escala industrial que se emplea para la confección de trajes submarinos, mangueras, recubrimientos resistentes, como base para adhesivos, fundas, etc.
Otro de los plásticos desarrollados en esta época en Alemania fue el poliestireno (PS) utilizado para vasos, potes y hueveras. Años más tardes fueron inventados el PS expandido, de choque y de cristal.
Hacia 1935 aparece la primera fibra artificial, el nailon. Fue descubierto por el químico Walace Carothers que trabajaba para la empresa DuPont. Su primer uso fue en la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose rápidamente a la industria textil en la fabricación de medias y otros tejidos combinados con algodón o lana. Al nailon le siguieron otras fibras sintéticas como por ejemplo el orlón y el acrilán.
Durante la Segunda Guerra Mundial muchas industrias vieron escasear los materiales que empleaban a diario, en este marco el plástico se presentó como el sustituto perfecto. Inclusive en los años de posguerra se experimentó un elevado ritmo de los descubrimientos en esta área. El alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los catalizadores Ziegler-Natta que permitieron una producción de polietileno más económica. Gracias a este invento en 1963 ambos químicos compartieron el Premio Nobel de Química.
El final del siglo XX se caracteriza por la fusión de las empresas que unen sus desarrollos para optimizar el proceso de producción.
Propiedades
Objetos cotidianos que son plásticos
Zapatillas: suela de caucho (elastómero) y horma de PVC (termoplástico).
Casco para la cabeza: policarbonato (termoestable).
Neumático de las ruedas: caucho (elastómero).
Mangos del manubrio: poliuretano expandido (elastómero).
Espuma del asiento: poliuretano expandido (elastómero).
Clasificación de los plásticos
Los plásticos se pueden dividir en tres grandes grupos:
1. Plásticos termoplásticos: son los plásticos que al calentarse se ablandan, se pueden moldear y al enfriarse se endurecen. Por ejemplo: polietileno (PE), polipropileno (PP), polibutileno (PB), poliestireno (PS), polimetilmetacrilato (PMMA), policloruro de vinilo (PVC), politereftalato de etileno (PET), teflón (o politetrafluoretileno, PTFE), nailon.
Entre los métodos mas usados para su manufactura se encuentran la inyección, extrusión, soplado y termoformado. La diferencia con los termoestables es que estos últimos no se funden a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearlos.
El teflón se utiliza en utensilios de cocina por su baja capacidad de rozamiento, su facilidad para limpiar y su bajo grado de toxicidad.
2. Plásticos termoestables: una vez que estos plásticos se forman no pueden volver a moldearse o fundirse porque se carbonizan. Se utilizan en ambientes con mucho calor, debido a que no se ablandan; sin embargo es un material quebradizo. Por ejemplo: poliuretano (PUR), baquelita, melamina.
Esponja de poliuretano flexible.
3. Elastómeros: tienen un comportamiento elástico, consistencia flexible y alta tenacidad. Debido a estas características, los elastómeros, son el material básico de fabricación de otros materiales como la goma, ya sea natural o sintética, y para algunos productos adhesivos. Los principales elastómeros son: caucho, neopreno y silicona.
En función de la distribución y grado de unión de los polímeros, los materiales elastómeros pueden disponer de unas características semejantes a los plásticos termoestables o termoplásticos, así los podemos clasificar en:
* Elastómeros termoestables: al calentarlos no se funden, siguen siendo sólidos. Por encima de cierta temperatura se degradan. La mayoría de los elastómeros pertenecen a este grupo.
* Elastómeros termoplásticos: al calentarlos se funden, sus propiedades no cambian y se pueden deformar. Conjugan las propiedades de las gomas con la facilidad de transformación de los plásticos.
El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas.
Los plásticos de hoy
Actualmente podemos identificar seis tipos de plásticos como los más utilizados. Cada uno de ellos tiene asignado un número dentro de un triángulo y una sigla que hacen referencia a la composición química del plástico. Este sistema de identificación fue desarrollado en 1998 por la Sociedad de la industria de plásticos (SPI) con el objetivo de brindar un sistema nacional coherente para facilitar el reciclado de los plásticos usados.
1. Polietileno tereftalato (PET)
Es un poliéster termoplástico que en general se caracteriza por su elevada pureza, alta resistencia y tenacidad. Es un tipo de plástico muy usado en envases de bebidas, productos alimenticios como papas fritas, y textiles.
- No permite el intercambio de gases interior/exterior en los envases.
- Es transparente.
- Es liviano y posee un excelente manejo en maquinarias.
- Es ideal para aplicaciones de contacto directo con alimentos y cosméticos ya que no posee olor ni sabores que se traspasen a éstos.
2. Polietileno de Alta Densidad (HDPE)
Es un polímero termoplástico que puede soportar temperaturas de hasta 120 grados Celsius. Es transparente y resistente a muchos productos químicos diferentes. Además es más rígido que el polietileno de baja densidad.
Se usa para contenedores, cascos, botellas, elementos de señalización, etc.
3. Polivinil Cloruro (PVC)
Esta resina sintética es la más versátil de la familia de los plásticos; dado que además de ser termoplástica, a partir de ella se pueden obtener productos rígidos, como envases, ventanas, tuberías, y productos flexibles, como cables, juguetes, calzado, pavimento, recubrimientos, etc.
4. Polietileno de Baja Densidad (LDPE)
Es un termoplástico que puede soportar temperaturas de hasta 80 grados Celsius. Es flexible, liviano e impermeable. Además es un buen aislante eléctrico. Se lo utiliza en sacos, bolsas plásticas, film para invernaderos, juguetes, vasos, platos, cubiertos, botellas, etc.
5. Polipropileno (PP)
Es un termoplástico con alta resistencia contra diversos solventes químicos. Es utilizado en film para alimentos, envases industriales, tubería para agua caliente, jeringas, tapas en general, cajas de cd, cajones para bebidas, alfombras, autopartes, etc.
6. Poliestireno (PS)
Es un termoplástico que posee elasticidad, cierta resistencia al ataque químico, buena resistencia mecánica, térmica y eléctrica. Se lo utiliza en envases para lácteos, helados y dulces, rasuradoras, embalaje, recipientes para comida, etc.
7. Otros
Incluye materiales elaborados con más de una de las resinas de las categorías anteriores.
