El Poliestireno

Poliestireno –  El Polímero de las mil caras-

Cuando hablamos del Poliestireno, realmente estamos hablando de una familia de polímeros cuyo “padre” es el monómero estireno y al polimerizarlo obtenemos sus “descendientes familiares” los cuales son muy variantes, desde rígidos a espumosos,   pasando por transparente y frágiles como el cristal, inclusive existen resistentes al alto impacto:

· Poliestireno Cristal o de Uso General (PS)
· Poliestireno Grado Impacto (PS-I)
· Poliestireno Expansible (EPS)
· Estireno/Acrilonitrilo (SAN)
· Copolímero en Bloque de Estireno/Butadieno/Estireno (SBS)
· Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno (ABS)

Pero como a nosotros nos interesan las relaciones con el mundo de empaque, nos concentraremos en los tres primeros.

Los orígenes de este multifacético material está en el mundo de la perfumería, específicamente en el árbol Liquidambar orientalis, es una especie perteneciente a la familia Altingiaceae, también conocido como “oriental sweetgum” o “Turkish sweetgum” por ser común en el suroeste de Turquía.

De este árbol se extrae una resina conocida como Estoraque (Storax) ampliamente conocida en el mundo de la perfumería debido a su fragancia persistente y su capacidad de ralentizar la evaporación de otros compuestos que contribuyen al olor general. Este efecto “fijador” mantiene la fragancia original para un tiempo más largo.

En 1839, Eduard Simon, un boticario alemán estaba tratando de separar los componentes del estoraque por medio de la destilación. Una de las fracciones que obtenía era una sustancia aceitosa que parecía ser un sólo compuesto; Simon le dio el nombre de estireno y lo almacena en una botella que estuvo expuesta a la luz solar;  para su sorpresa, unos días más tarde observó que su estireno había cambiado de un aceite en una masa translúcida dura. Como no había agregado nada a la muestra, pensó que debía haber reaccionado con el oxígeno, y apodó el nuevo material como Styroloxyd (óxido de estireno)

Al final resultó que Eduard estaba equivocado; por 1845 August Wilhelm Hofmann, químico alemán  y colega de Justus von Liebig, así como el químico de origen jamaiquino Jhon Buddle Blyth  realizaron las mismas experiencia pero en ausencia de oxígeno, demostrando que el estireno no se oxidaba, por lo que cambiaron el nombre de la sustancia a Metastyrol. En 1866 Marcelin Berthelot identificó la formación de Metastyrol/ Styroloxyd de estireno como un proceso de unión de varias cadenas.

Parkesina, Celuloide, Baquelita, PVC y ahora el subproducto del estireno, fueron todos  resultados del azar en los laboratorios. Por supuesto que estas nuevas sustancias y su potencial  despertaron la curiosidad científica. En 1920 el químico alemán Hermann Staudinger se aventuró a afirmar la teoría de las macromoléculas o teoría de la polimerización, en la cual postuló que los compuestos de alto peso molecular, como el caucho, se deben a la vinculación de un gran número de pequeñas moléculas, lo cual denominó como polimerización: unidades de repetición individual que se unen entre sí por enlaces covalentes.

Su teoría desató una fuerte controversia y fue rechazada por la comunidad científica de la época. No obstante, Staudinger continuó su trabajo y se dio cuenta que el principio no aplicaba únicamente a los polímeros naturales sino también a los sintéticos; en uno de sus experimentos calentó el estireno generando la reacción en cadena que produce las macromoléculas; esto confirmó su teoría y apodó con el  nombre de Poliestireno a esta sustancia, dejando a un lado los nombres anteriores (Styroloxyd/ Metastyrol) que se basaban en la oxidación del estireno. Staudinger fue recompensado con el Premio Nóbel de Química en 1953.

En Ludwigshafen,  Alemania, la empresa Badische Anilin & Soda-Fabrik mejor conocida como BASF  y que en 1931 se había fusionado con las 5 principales empresas química de Alemania: Bayer, Afga, Hoechst,  Chemische Fabrik vorm y la Chemische Fabrik Griesheim-Elektron (la misma donde Fritz Klatte polimerizó el Policloruro de Vinilo, PVC),  dan origen al consorcio IG Farben; lamentablemente este consorcio químico que se inició en la fabricación de colorantes, tuvo un papel muy “negro” durante la Alemania nazi entre 1933 y 1945 por acusaciones de esclavitud laboral y además por producir el gas Zyklon B que era utilizado en las cámaras de gas. El consorcio fue disuelto durante los Juicios de Núremberg, quedando las cuatro más grandes que conocemos hoy en día: BASF, Bayer, Hoechst y Agfa,

Pero regresando a nuestra historia del Poliestireno, la BASF, entre 1929 y 1931 y durante la dirección de Kurt Meyer y Herman Mark desarrolló un reactor para la producción de poliestireno extruido en forma de gránulos, y comenzó la fabricación de piezas que anteriormente eran fabricadas en zinc. Había nacido el poliestireno genérico (PS).

Científicos de IG Farben en 1929 

Al otro lado del Atlántico,  la industria química fundada por  Herbert  H. Dow,  la Dow  Chemical Company inició sus investigaciones sobre el mundo de los polímeros desde 1930  y gracias a varios investigadores entre los cuales se encontraba la Dra. Sylvia Stoesser, considerada la primera química de sexo femenino en los Estados Unidos, (análoga de Marie Curie en Francia); el equipo desarrolló un inhibidor que fue clave en el proceso de comercialización para la producción de estireno con alta pureza y bajo costo. A partir de 1937 se permitió la producción de un poliestireno tan transparente que la gente decía que parecía de cristal; le dieron el nombre comercial de Styron.

Publicidad Styron

Pero las investigaciones de Dow Chemical Company con el nuevo material continuaron y en 1941, los investigadores del laboratorio de Físico-Química dirigidos por Ray McIntire descubren la forma de hacer una espuma a base de poliestireno, pero se dan cuenta que ese mismo método lo había patentado el inventor sueco Carl Georg Munters  y Dow adquiere los derechos exclusivo de uso de las patentes y encontró maneras de producir grandes cantidades de poliestireno extruido en forma de espuma de celda cerrada que resiste la humedad.

La tecnología desarrollado por McIntire consistía en calentar poliestireno blanco granulado hasta 200ºC en un extrusor utilizando clorometano como agente espumante; la masa se obligaba a salir por una pequeña apertura a la salida del extrusor.

Este nuevo material Dow lo registró  en 1943 como Styrofoam, una marca registrada de la espuma de poliestireno extruido de célula cerrada (XPS). Hay que hacer la acotación que hoy en día se confunde mucho con el poliestireno expandido (EPS) que más adelante comentaremos. Hoy en día el Styrofoam es utilizado principalmente en la construcción como paneles aislantes de espuma.

La historia nos hace regresar nuevamente a la empresa BASF AG en Alemania pero después de la segunda guerra, específicamente al año 1949, cuando el químico Fritz Stastny que trabajaba en el desarrollo de diferentes productos sintéticos para su uso en aglutinantes, plastificantes y productos similares a la goma, se orientó a la investigación de productos especializados en el sector de las espumas. Su invento más importante fue el desarrollo de un proceso para transformar el poliestireno en una espuma porosa con lo cual obtuvo perlas de poliestireno pre expandidas mediante la incorporación de hidrocarburos alifáticos como el pentano. Estas perlas son la materia prima para piezas de moldeo o en hojas de extrusión. BASF y Stastny solicitaron una patente titulada  “Proceso para la producción de materiales porosos o piezas moldeadas porosas de polímeros” que fue presentada en 1950 y otorgada en 1952. El producto comercialmente se conoce como Styropor (poliestireno expandido EPS).

Publicidad styropor

La BASF tuvo una genial idea para promocionar la facilidad de moldeo del Styropor, al obsequiar durante la feria del plástico de Düsseldorf en 1952 un barco de unos 10 cm de largo y 4 cm de ancho hecho de Styropor a sus visitantes; la publicidad atrajo considerablemente la atención.

 El Poliestireno expandido estuvo destinado a la conquista de los mercados del mundo; esta espuma plástica es rellena con 98% de aire por lo que captura sus beneficios: liviano y aislante, estas propiedades muy bien acogidas por la industria de la construcción y del empaque. Su uso para  envases lo podemos ver especialmente en vasos, por su propiedad como aislante térmico; y en embalajes en productos, por su excelente propiedad de amortiguamiento a impactos, además de su posibilidad de moldeo en formas complicadas.

Styropor ejemplo

Posiblemente en este punto todavía algunos lectores no tengan claro de cual material estamos hablando, y esto es debido a que su nombre en español cambia de país a país en Latinoamérica; aquí les dejo esta curiosidad de nuestro idioma:

Argentina: Telgopor Bolivia: Plastoformo. Brasil: Isopor.
Colombia: Icopor. Costa Rica: Estereofón Chile: plumavit, aislapol
Cuba: Poliespuma Ecuador: Espuma-flex El Salvador: Durapax
España: poliexpanporexpan, corcho blanco Guatemala: Duroporthermopor Honduras: Durapax
Nicaragua: Poroplás México: Poliestirenounicel,  foamy hielo seco Panamá: Foam y hielo seco
Paraguay: Isopor Perú: Tecnopor Puerto Rico y República Dominicana: Fon
Portugal: Esferovite. Uruguay: Espuma plast Venezuela: Anime

Desde su nacimiento el poliestireno cristal tenía la gran desventaja de su fragilidad, por eso su nombre “cristal”; se sabía que había que reforzarlo con caucho natural, pero la producción industrial era complicada debido a la tendencia del caucho a reticular en los reactores formando geles.

Tras varios experimentos fallidos en 1954, Dow logró resolver el problema al añadir en su proceso una etapa de “prepolimerización” bajo fuerte agitación; con esta tecnología se logra la producción del Poliestireno de Alto Impacto. La empresa Monsanto casi de forma de simultánea patenta la misma tecnología, lo cual llevó a varios pleitos entre ellos.

El poliestireno de alto impacto  es muy utilizado en el mundo del empaque en bandejas para alimentos, el tradicional empaque de los compact disc y muy posiblemente lo encontraremos en el bolso de todas las mujeres.

Ejemplo Poliestireno alto impacto

A nivel ambiental, el poliestireno al igual que el resto de los plásticos, es cuestionado por el tema de polución; actualmente no es biodegradable pero cuando hablamos del tema de salud, en el caso particular del Poliestireno hay un agravante y es su uso en el microondas, ya que no todos los envases de poliestireno son aptos para ser utilizados en microondas.

Similar a los demás polímeros, el multifacético poliestireno no sólo tiene un sitial en el mundo del empaque sino una fuerte presencia en el área de la construcción especialmente el EPS y XPS por sus excelentes propiedades de relleno aislante. Hay que hacer notar que dentro del vertiginoso mundo que nos rodea, nuestro estilo de vida nos ha llevado a alimentarnos fuera de la cocina de nuestro hogar: establecimientos de comida rápida, comemos y bebemos mientras caminamos, tomamos el café matutino en nuestro vehículo, y en todos estos sitios encontraremos presente el poliestireno.

Bibliografía y Webgrafía

ABC-Pack-com: http://www.abc-pack.com/enciclopedia/historia-del-poliestireno-expandidoeps/

Textos científicos.com:  http://www.textoscientificos.com/polimeros/poliestireno-expandido

“Enciclopedia del Plástico 2000″; Centro Empresarial del Plástico

The Human Touch of Chemistry:   http://humantouchofchemistry.com/the-history-of-polystyrene.htm

Inventors About.com:  http://inventors.about.com/od/pstartinventions/a/styrofoam.htm

The Plastic Portal: http://www.plasticseurope.es/que-es-el-plastico/historia-de-los-plasticos.aspx

Dow Chemical Company:  http://www.dow.com/company/aboutdow/history/timeline.htm

Styron.com : http://www.styron.com/company/history/polystyrene.htm

BASF.com:  http://www.basf.com/group/corporate/es/about-basf/history/1865-1901/index

Plastic Historical Society:  http://www.plastiquarian.com/index.php?id=74

History of Chemistry in The Dow Chemical Company by Etcyl Blair. May 18, 2006 : http://midlandacs.org/uploads/images/about_us/HistoryChemistryDow.pdf

Wikipedia:  http://www.wikipedia.org

Deja un comentario

Archivado bajo Poliestireno

Policloruro de Vinilo (PVC)

Por alguna extraña razón,

el amado y odiado PVC tuvo que ser descubierto varias veces

para dejar de ser un poco más valioso que la basura…

 Policloruro de Vinilo (PVC), qué paradoja tenemos con este centenario polímero !!  Que uno de los polímeros para empaques menos estable sea uno de los de mayor utilidad para la humanidad, su fortaleza, que es la de poder modificar sus propiedades según la aplicación gracias a estabilizantes y aditivos, es a la vez su principal cuestionamiento en el mundo del empaque para bebidas y alimentos, por el potencial riesgo de contaminarlos, y adicionalmente siempre se encuentra en el “ojo del huracán” por los grupos ambientalistas. Pero también hay un hecho: es el material más compatible para almacenar nuestra sangre!!!!

 

Giessen, Alemania 1835,  Justus Von Liebig descubre el monómero del cloruro de vinilo y asigna a un estudiante francés que se encontraba de paso por su laboratorio,  Henri Victor Regnault, la confirmación de la reacción, como Justus no le veía el potencial al descubrimiento le permitió al joven estudiante el crédito del descubrimiento.

Regnault produjo en 1838 el cloruro de vinilo cuando trataba dicloroetano con una solución alcohólica de hidróxido de potasio. También descubrió, accidentalmente, el poli(cloruro de vinilo), por medio de la exposición directa del monómero a la luz del día. Sin embargo, no advirtió la importancia de sus descubrimientos, ni comprendió que el polvo blanco contenido en el vaso de precipitados de vidrio, era el polímero del líquido obtenido al comienzo.

Pasaron 34  años (1872) para que Eugene Baumann en Alemania hiciera el mismo descubrimiento que Regnault; estudió la reacción de varios haluros de vinilo y acetileno en un tubo sellado los cuales expuso a la luz solar, y al polimerizar originaron un producto blanco que no era afectado por los solventes ni por los ácidos.

El material de partida para la producción del PVC es cloruro de vinilo (VC), un hidrocarburo clorado gaseoso, que surge de la reacción de acetileno con cloruro de hidrógeno ( ácido clorhídrico ). A finales del siglo XIX ambas materias primas se producían en masa; el acetileno se producía porque era la principal fuente de iluminación para las famosas lámparas de acetileno; y el cloruro de hidrógeno, también era abundante porque se obtiene como exceso de la industria química del cloro. Pero a partir de 1882 cuando Thomas Alva  Edison instala el primer sistema eléctrico para la iluminación incandescente en los Estados Unidos y la industria química comienza a generar altos niveles de contaminación; la producción de acetileno debe buscar otras aplicaciones y los desechos del cloro deben ser orientados a otros productos.

Nuevamente en Alemania pero en 1913 aparece otro nombre en la historia de PVC, el inventor alemán  Fritz Klatte, que en muchos casos se toma como el nacimiento oficial del Policloruro de Vinilo debido a su patente de un método para la polimerización del PVC con luz solar, aunque su investigación en la Chemische Fabrik Griesheim-Elektron (en 1951 se transformó en la Hoechst AG) estaba orientada a la obtención de un método de almacenamiento del gas cloro por los problemas de contaminación que originaba la producción de Soda Cáustica en 1890.

Pero igual a sus antecesores, Klatte no tenía aplicaciones para este naciente nuevo producto; la investigación de Fritz Klatte fue muy anticipada a las grandes aplicaciones del PVC;  por esa razón su patente no fue utilizada y expira en 1925 sin que nadie haya hecho uso de ella. El PVC no logró salir del laboratorio porque Europa estaba sumida en la primera Guerra Mundial.

La cuarta persona que aparece en nuestra lista de benefactores, es Waldo Lonsbury Semon, al igual que sus antecesores, fue catedrático del área de química pero en el nuevo continente.

Waldo, oriundo de Alabama, luego de obtener su doctorado en la Universidad de Washington en Seattle, se siente atraído por la empresa BFGoodrich e ingresa en 1926; la BFGoodrich bien conocida por la fabricación de neumáticos estaba realizando investigaciones para sustituir el caucho natural por sintético,  y le asigna a Waldo un proyecto para hallar nuevos recubrimientos de caucho sintético sobre metales. Luego de agotar todas las opciones de caucho sintético conocidos, comienza a experimentar con los polímeros orgánicos sintéticos, incluyendo cloruro de polivinilo o PVC, un material considerado “un poco más valioso que la basura”.

waldo lab

El primer objetivo de Waldo con el PVC es disolverlo, para lo cual lo calienta en un disolvente con un punto de ebullición alto; el resultado fue una gelatina con propiedades elásticas después del enfriamiento, pero no tenía propiedad adhesiva, por lo que debía ser descartada, pero la intuición le indica a Waldo que debía continuar experimentando con el PVC aunque se desviaría del objetivo de su investigación.

Waldo siguió experimentando con el PVC elástico, casi de forma secreta porque la BFGoodrich  después de la caída de la bolsa de 1929  tenía fuertes restricciones de presupuesto y quería enfocarse únicamente en neumáticos.

Nuevamente la persistencia es premiada y luego de varios accidentes en su laboratorio, Waldo logra en una primera etapa  transformar el gel maleable en una tela o cortina con buenas propiedades mecánicas, no conductor de calor y resistente al agua; y por fin se le consiguió una aplicación:  paraguas, abrigos impermeables y cortinas de baño!.  Su segundo gran avance que llegó fue moldearlo en cualquier forma que lo requiere como suelas de zapatos, mangos de herramientas, cables y muchos otros artículos. A nivel del público se conoció este material como Vinyl oVinilo (si el mismo de los antiguos discos)  y la empresa BFGoodrich lo comercializó como “Geon”  y “Koroseal”.

Waldo Semon patentó el proceso en 1933  (es una de las 116 patentes en Estados Unidos que llevan su nombre); Semon nunca descansó en los laureles de su laboratorio; en 1934 había superado con creces su proyecto original y había inventando más de cien métodos de fijación de goma sintética sobre metal.

 Hoy en día el material que era considerado “un poco más valioso que la basura” es un material versátil y de bajo costo porque es un subproducto del petróleo (etileno) y el agua de mar (cloruro de sodio) que producen etileno diclorado, que pasa a ser luego cloruro de vinilo. Posteriormente mediante un proceso de polimerización llega a ser cloruro de polivinilo o PVC. Antes de someterlo a procesos para conformar un objeto el material se mezcla con pigmentos y aditivos como estabilizantes o plastificantes, entre otros, los cuales le otorgan muchas de las propiedades como ser flexible ó rígido.

El PVC  es el segundo polímero de mayor producción en el mundo, lo podemos encontramos en tuberías, paneles de construcción, ventanales, techos, juguetes, aislante de los cables, suelas de zapatos, pelotas de golf, tejidos impermeables, bolsas médicas para transfusión de sangre y suero y por supuesto en empaques.

Dentro del mundo del empaque, gracias a sus características de ser flexible o rígido según la necesidad, liviano, transparente, de bajo costo, fuerte, seguro, buenas propiedades de barrera al oxígeno y agua; lo podemos encontrar en casi todas las industrias del empaque:

Alimentos: en botellas rígidas, envolturas de caramelos, tapas, sellos de tapas metálicas como plastisoles; envolturas transparentes.

Medicinas: Blister para cápsulas, botellas rígidas, jeringas desechables, bolsas y mangueras para plasma.

Juguetes: Blister o empaques tipo clamshell, ventanas transparentes para cajas.

Cosméticos: botellas rígidas. Etiquetas para botellas, bandas de seguridad.

Como comentara al principio, el PVC tiene la paradoja de ser también uno de los materiales más cuestionados del punto de vista ambiental, por la molécula de cloro que contiene y la cantidad de aditivos tóxicos (como los ftalatos o los metales pesados) que pueden migrar a los alimentos que contienen.

Posiblemente el PVC tienda a desaparecer como material de empaque en las próximas décadas, y se afiance su imagen como excelente material para el área de la construcción, pero mientras haya petróleo en nuestro planeta el PVC seguirá acompañando a la humanidad.

Videos:

Fritz Klatte Hermann Staudinger y el PVC

 

Bibliografía y Webgrafía

The History of PVC: Morris Kaufman

Massachusetts Institute of Technology: http://web.mit.edu/invent/iow/semon.html

 PVC. org: http://www.pvc.org/en/p/history

Plasticker , The home of plastic.: http://plasticker.de/fachwissen/history_people_detail.php?id=9.

Plastic Europe .org: http://www.plasticseurope.org/what-is-plastic/types-of-plastics-11148/polyvinyl-chloride.aspx.

Foro Andino del PVC: http://www.foroandinopvc.org.co/creador_paginas.php?pagina_id=113

Tecnologías de los Plásticos: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/pvc.html

Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Vallalodid : http://www.eis.uva.es/~macromol/curso07-08/pvc/historiadelpvc.html

Wikipedia: http://www.wikipedia.org/

Deja un comentario

Archivado bajo PVC

La Baquelita

La Baquelita, el material que destruía los equipos de laboratorio, pero abrió la puerta a la era de los Plásticos…

La Baquelita (o Bakelita) fue la primera sustancia plástica totalmente sintética, creada en 1907 gracias al fruto de la constancia y curiosidad de un gran científico; al igual que el Celuloide, la Baquelita busca sustituir un producto natural, que en este caso era utilizado para la naciente industria eléctrica; pero el desarrollo de la Baquelita inspiró todo un mundo de nuevos materiales que ya no solamente imitaban la naturaleza sino que en muchos casos la superaban…

Leo Hendrik Baekeland nació en Bélgica en Ghent el 14 de Noviembre de 1863, hijo de un zapatero, y madre dedicada a los servicios domésticos; el padre orientó a Leo para que desarrollara el oficio de zapatero, pero su madre se opuso y logró que asistiera a una escuela secundaria pública, donde inicio su larga dedicación por la Química. Beakeland mientras trabajaba como asistente farmacéutico, tomaba clases nocturnas de química, mecánica y fotografía.

En 1880, ingresó a la Universidad de Ghen, la misma Universidad donde 15 años antes, August Kekule, había descrito el anillo de Benceno, piedra angular de la Química Orgánica Aromática.

Leo Beakland

Sus estudios de química, sentaron las bases de sus logros futuros, tanto en compuestos fenólicos y la fotografía.

veloxEstados Unidos de América llamó la atención del joven que, en 1889, emigró a Nueva York y comenzó a trabajar como químico en una empresa de material fotográfico, bajo la tutoría del prof. Charles F. Chandler de la Universidad de Columbia. Aquí logró su primer gran invento: Velox, un nuevo tipo de papel fotográfico que permitía tomar imágenes usando luz artificial. En 1899 la patente de Velox y la fábrica fueron compradas por George Eastman por un monto que estiman entre 750 mil y 1 millón de dólares!!

Cualquier persona con semejante capital a inicios del siglo XX, se hubiera sentido realizado y comenzaría a disfrutar de la buena vida, pero Leo Baekeland a sus 36 años y entusiasta espíritu científico, prefirió comenzar una nueva etapa de investigación, y de esa forma creó su propio laboratorio.

El auge de la nueva industria eléctrica, requería de mucho material aislante para los cables, el material utilizado para tal fin era el Shellac; este material se obtenía de una resina segregada por el insecto Lac en los bosques de la India y Tailandia en Asia Oriental. Con la esperanza de sacar provecho de la escasez de esta goma-laca de origen natural, Baekeland, así como varios otros investigadores, estaban experimentando con resinas solubles. Una de las cosas que llamó su atención fue el producto resinoso formado cuando dos productos químicos reaccionan juntos como el fenol y el formaldehído.

Adolf Von Baeyer (Premio Nobel de Química de 1905) había iniciado los primeros experimentos en 1872 con la reacción Fenol-Formaldehído, la cual describió como una feroz reacción que resulta en una sustancia similar al alquitrán que parecía no ser accesibles para el análisis químico y que él llama despectivamente “grasa”. En 1891 Werner Kleeberg (alumno de Baeyer), también experimentó con la misma reacción utilizando acido clorhídrico como catalizador. El resultado fue una sustancia similar a la sustancia pegajosa de Baeyer  pero era insoluble, infusible y químicamente inerte. En 1899 Arthur Smith recibe la patente británica 16.275 por “Resina fenol-formaldehido para uso como sustituto de la ebonita en aislamientos eléctricos”, pero el producto requería de varios días para su solidificación y a lo largo de ese tiempo se deformaba.

bakelizer

A partir de 1902 y a pesar de todos los fracasos que tuvieron sus antecesores, Baekeland insistió en controlar la reacción. Su primer resultado para sustituir el Shellac fue un producto soluble de fenol-formaldehído que llamó Novolak, pero no tuvo éxito comercial. Gracias a su perseverancia y confianza en el producto, siguió investigando para obtener un producto sólido y comenzó a añadir soda cáustica (NaOH) a la reacción, así como otras bases para brindarle al producto resistencia al calor y a los solventes. Para controlar la liberación feroz del gas se le ocurrió la idea de desarrollar el “Bakelizer” un recipiente de presión a vapor que permitía ajustar la presión y temperatura para la liberación controlada del gas a presión, dando así origen a los reactores de polimerización que hoy conocemos.

Tras varios años de investigación para poder controlar el proceso, en 1907 el producto final del “Bakelizer” fue:

 Polyoxybenzylmethylenglycolanhydride;    

ahora entendemos y disculpamos el egocentrismo de Leo Baekeland  al “bautizar” a esta nueva resina sintética como: “baquelita o bakelita” y la produjo en tres formas que denomino baquelita A, B y C en función de sus características químicas y físicas.

A pesar que el objetivo inicial era obtener un material que fuera imitación de la naturaleza, la Baquelita tenía una poderosa identidad propia, era un material oscuro que a diferencia del celuloide podía ser moldeado y mecanizado en casi cualquier cosa, es resistente a los solventes y tiene buenas propiedades como aislante eléctrico.  Baekeland había transformado algo maloliente y desagradable en una sustancia maravillosa!

La baquelita se clasifica como el primer plástico termoestable, ya que una vez que ha sido calentado, moldeado y solidificado no puede volver a ablandarse; a diferencia de los polímeros termoplásticos que pueden ser fundidos y moldeados repetidas veces.

Baekeland reivindicaba sin exagerar que su producto era el material de mil usos.

Estos productos no podrían haber llegado en mejor momento debido a los enormes mercados potenciales como el del automóvil, la radio, la fotografía y la telefonía estaban comenzando a cambiar el mundo.

productos baquelita

Para comercializar la baquelita, creó en 1910 la Compañía General Bakelite en los EE.UU, de la que fue presidente hasta 1939 y dio licencias a concesionarios de otras partes del mundo.

En 1939, dicha compañía fue adquirida por Union Carbon and Carbide; como presidente de la subsidiaria británica se nombró al  ingeniero eléctrico británico James Swinburne, que casualmente en 1907 había presentado en la oficina de patentes  británica un producto de resina de fenol, la cual fue rechazada porque el día antes Baekeland patentó su producto!!.

Gracias al éxito de la baquelita Baekeland se convirtió en multimillonario y fue portada de la revista Times el 22 de diciembre de 1924. Recibió la medalla Franklin en 1940. Es autor del libro Some aspects of industrial chemistry.

time beakland

Como hemos visto, el desarrollo del primer polímero no natural obtenido en un laboratorio de química, revolucionó el mundo al dar origen un nuevo material que no se encuentra en la naturaleza y puede ser fabricado, moldeado y mecanizado a nuestro antojo, y a lo anterior debemos añadir que el mayor aporte de baquelita fue el de inspirar al desarrollo de los plásticos modernos que hoy conocemos.

El material de los mil usos no podía estar ausente en el mundo del empaque. Por la década de 1930 eran muchas las tapas de rosca hechas con baquelita; todavía hoy en día se fabrican algunas tapas con baquelita, especialmente con diseños muy elaborados utilizados en la industria de cosmética y química. Las tapas de rosca de baquelita tenían el defecto de no ser flexibles al aplicar el torque de cierre, ya que tendían a agrietarse y partirse; por esa razón hoy en día la mayoría de las tapas son de Polipropileno.

tapas baquelita

La puerta que a principios del siglo XX abrió Baekeland para la obtención de nuevos materiales hechos en laboratorios, ha modificado la forma que diseñamos nuestros productos; ya no buscamos un material que se adapte a nuestras necesidades, ahora gracias a los polímeros podemos diseñar un material cuyas propiedades se adapten a nuestras necesidades.

Videos:

L. Baekeland y la Baquelita (1907):

Cumbres de las ciencias naturales y la técnica: 

The Bakelite Breakthrough: How plastics came of age:

 

Bibliografía y Webgrafía

Bakelite museum: http://www.bakelitemuseum.de/

American Chemical Society: 

http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/bakelite.html

http://www.acs.org/content/dam/acsorg/education/whatischemistry/landmarks/bakelite/the-bakelizer-commemorative-booklet.pdf

British plastic federation-Plastipedia:  http://www.bpf.co.uk/Plastipedia/Plastics_History/Default.aspx

Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Vallalodid:  http://www.eis.uva.es/~macromol/curso09-10/Isabel/web/uno.html

Tecnologías de los Plásticos: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/baquelita.html

Plastics Historical Society: http://www.plastiquarian.com/index.php?id=62

Chemical Heritage Foundation: http://www.chemheritage.org

Wikipedia: http://www.wikipedia.org/

Deja un comentario

Archivado bajo Baquelita

Cronología de los Empaques

Si no sabes que fue primero,

el Vidrio o la Hojalata…, el Políester o el Polipropileno…;

no te preocupes aquí tienes un mapa que te va a ayudar !

La siguiente es la cronología durante los últimos 10.000 años de nuestra historia

El nacimiento de los empaques, se origina con la necesidad del hombre primitivo de almacenar, proteger y transportar sus alimentos.

Inicialmente, estos primeros empaques fueron fabricados con los materiales que el hombre primitivo tenía a mano,  y entre los que se pueden incluir: Hojas, fibras, cueros, intestinos.

Con el nacimiento de la cerámica, se crean los primeros envases rígidos, antecesores del vidrio. Poco a poco el hombre fue desarrollando nuevos materiales y aplicaciones en la búsqueda de protección y conservación para sus alimentos.

 8000 A.C.

Primeras vasijas de barro sin cocer Cestos de hierbas entrelazadas Primeros cestos tejidos

4000 A.C.

Nace la alfarería y con ella las primeras urnas y botellas de barro cocido – cerámica

3000 A.C.

cronologia 1

Se desarrolla la industria de los envases de vidrio en Fenicia y Egipt0.

cronologia 2

La historia menciona que mercaderes Fenicios llegaron a una playa en el mediterráneo, y allí hicieron una fogata, que al apagarse dejó ver unos trozos de arena fundida por lo que algún mercader observador decidió experimentar y encontró el camino del vidrio.

Se desarrollan envases de vidrio para perfumes.

1550 A.C.

Primeros productos agrícolas envueltos en hojas de palma y plátano para evitar contaminación.

1500 A.C.

Aparece el ANFORA de barro cocido como elemento de transporte y exportación de vinos, aceites, y agua. Se cubrían con “pez” en la parte interna para darles “barrera” a los líquidos contenidos.Esta “pez” era un recubrimiento obtenido por la destilación del alquitrán y que servía para impermeabilizar las ánforas, sus tapones y las embarcaciones de la época.

Estas ANFORAS tuvieron un papel muy importante en el comercio antiguo y además establecieron unidades de medidas romanas, como el CUADRANTAL que equivalía a 39 litros.

cronologia 3

Las ANFORAS podían medir desde los 30cm hasta un metro y medio de altura y diferentes volúmenes según el tamaño; pero se estandarizó en una media de 45cms de altura y un volumen de un pie cúbico, o 26,026 litros; volumen cuyo peso para agua era equivalente al TALENTO Romano (unidad monetaria).

cronologia 4

400 A.C.

Los celtas inventan el barril de madera para envasado de vinos, aprovechando nuevas técnicas desarrolladas para doblar madera para fabricar barcos.

cronologia 5

Además usaron el principio de que la madera húmeda se dilata o hincha y esto lo y usaron para fabricar un recipiente cuya hermeticidad la producía el mismo producto contenido.

Para la fabricación de barriles se usan maderas finas como el roble y el cedro que además aportan al vino o licor contenido los taninos de la madera, agregando sabor, color, y olor característicos.

Los barriles se usaron para envasar todo tipo de licores, agua, vinos, y muchos productos en salmuera, como pescados y conservas.

Los barriles se fabrican con aros de hierro donde se van colocando el fondo, y las duelas laterales ajustadas a martillo y donde finalmente se coloca la tapa. El volumen contenido era de 42 galones o 159 litros. Hoy los barriles

continúan fabricándose en madera pero también los hay en acero, y plástico.

200 A.C.

Los Chinos desarrollan el Papel a partir de hojas de morera

Se fabrican los primero toneles y barriles de madera para almacenamiento y transporte de vino, aceite de oliva y agua.

750 D.C.

La tecnología china del papel se exporta al medio oriente y de allí llega a Italia y Alemania

868 D.C.

Se desarrollan las primeras herramientas para impresión del papel, en China – Xilografía

1D.C.

Los Romanos desarrollan envases metálicos para cremas cosméticas

1200

La industria del papel se inicia en España, Francia, Inglaterra

Se inventa en Alemania el proceso de estañado del hierro con calor.

1500

Con la imprenta de Gutemberg se imprimen las primeras etiquetas de papel, nace el arte del etiquetado.

Nace la industria de sacos y costales de fique, y yute. Esto fue impulsado por el descubrimiento de América y el inicio de la Logística de embarque

1547

Los españoles inician la industria del vidrio soplado en Puebla (México)cronologia 6

1550

De esta fecha es el empaque impreso más antiguo que se conoce. Por Andreas Bernhardt en Alemania.

cronologia 7

Fotografía: fabrica de papel, Se aprecian las prensas, los moldes.

1700

Llega a Estados Unidos la tecnología de fabricación del papel. Simultáneamente a la revolución Francesa, se desarrollan envases de vidrio para champaña capaces de resistir altas presiones.

Se fabrican tapones de corcho para vino y champaña muy ajustados y que garantizan la hermeticidad el envase.

1798

Se inventa en Francia la primera maquina para fabricación de papel en banda continua. (Robert)

1800

cronologia 8Se lanza al mercado en Bristol Inglaterra la primera Agua Mineral envasada por Jacobo Schweppe con la famosa marca Schweppe’s.

Janet Keiller de Dundee Escocia, introduce la primera mermelada en envase de boca ancha.

Se envasan en metal alimentos secos.

1809

Nicolás Appert investiga la conservación de alimentos mediante el envasado, y gana 12.000 francos en el primer concurso de Diseño de envases, patrocinado por Napoleón y el Gobierno Francés, por su trabajo sobre conservación de alimentos en envases de vidrio para las fuerzas armadas. Este fue el primer concurso de diseño que se llevo a cabo en el mundo; y permitió la posibilidad de que los productos gracias a su envase pudieran salir de los mercados locales al proporcionar un alargamiento de su vida útil.

1810

Peter Durand diseña el envase cilíndrico de hojalata.

Se inicia el envasado aséptico de alimentos por tratamiento con altas temperaturas, gracias a los trabajos del Dr. Luis Pasteur.

1811

Primera prensa mecánica para imprimir, inventada en Alemania por Konig.

1825

Una ola de suicidios, hace que los droguistas Ingleses definan y adopten las primeras normas de etiquetado para venenos.

1835

Justus von Liebig, en 1835 inventa el PVC, desafortunadamente su falta de visión comercial no le permite ver aplicaciones prácticas a este material, y termina almacenado en un depósito; y solo 90 años después hasta 1927 el PVC es redescubierto en Estados Unidos, donde se le encuentran grandes aplicaciones, en la naciente industria discográfica.

1841

Las cajas corrugadas se inventan y se fabrican a mano. Su gran éxito logra que pronto se desarrollen máquinas cartoneras corrugadoras.

1852

Se diseña y fabrica la primera máquina dobladora de papel, que se aplica para fabricar bolsas.

1856

Se patenta la tapa con rosca.

cronologia 9Se desarrolla el tubo colapsible y se aplica al envasado de pinturas al óleo para artistas.

Los primeros tubos colapsibles eran de plomo y estaño lo que unido a que ciertos colores como el rojo (con alto contenido de plomo), causaban a los pintores la enfermedad del saturnismo porque ellos tenia la manía de meterse los tubos la boca para abrirlos o para mascar pintura seca.

1856

Perkin en Inglaterra inventa los colorantes sintéticos, y sienta las bases para la fabricación de tintas.

1856

Borden en Inglaterra inventa la leche condensada

1866

Marinoni en Francia inventa la prensa rotativa

1870

Hyatt en Estados Unidos inventa el celuloide.

1884

Mergenthaler inventa en Estados Unidos el Linotipo, que acelera el desarrollo de la tipografía.

1890

cronologia 10Se imprimen por primera vez las cajas de cartón.

Se envasa en vidrio la leche

Se envasa whisky escocés para la exportación con la marca Black & White.

Se inventa la crema dental y se envasa en tubos colapsibles.

Entra al mercado la Coca-Cola en envase de vidrio.

Entra al mercado la Pepsi Cola

Se desarrolla la flexografía

1893

Ives inventa el fotograbado (USA)

1900

Kellog lanza al mercado el cereal, y este se empaca en cajas de cartoncillo. Se fabrican las primeras tapas de aluminio

1904

Se desarrolla la impresión offset

1905

Nacen los envases compuestos

Se utilizan los tambores de fibra (Drums) para quesos.

Se fabrican los primeros barriles de metal para envasar petróleo.

1907

Se inicia el envasado de mayonesa, un producto muy delicado porque se contamina fácilmente.

1909

Se utilizan las primeras cajas reforzadas con alambre para embalar a granel. Se inventa el Celuloide o Acetato de Celulosa, aplicado a usos fotográficos. Se aplica a pequeños envases de Acetato transparentes.

1911

Se crea la primera máquina empacadora en Suiza.

1913

cronologia 11

Se utiliza foil de aluminio y papel para empaque de los caramelos LifeSavers

1924

Dupont inventa y desarrolla el celofán como material de empacado en New Cork, Estados Unidos.

1926

Laura Scudder de Montgomery, CA. Inventa la bolsa para papas fritas.

1927

Se re-inventa, fabrica y comercializa en Estados Unidos el Policloruro de Vinilo o PVC, que tiene en la industria discográfica su más importante aliado para su desarrollo.

1927

Imperial Chemical Industries ICI de Inglaterra inventa el Poliéster

1928

Los alimentos para bebes comienzan a envasarse en vidrio

1932

Walter Swoyer crea la primera máquina empacadora por formado/Llenado/Sellado para empacar de dulces

1933

Imperial Chemical Industries ICI de Inglaterra desarrolla el polietileno La Dixie Wax Paper Company, de Dallas, introduce la primera bolsa parafinada, preimpresa, llamada “Dixie’s Fresheen”.

1933

BASF desarrolla el poliestireno en Alemania.

1938

Dupont lanza el nylon al mercado.

1940

Se utiliza un aerosol para DDT

Durante la Segunda Guerra Mundial se emplea el polietileno para empaque de tabletas de sulfas Mepacrine durante la Segunda Guerra mundial. También se aplica a la protección de los primero radares en los aviones de guerra.

1947

Se fabrica el primer envase plástico oprimible para el Desodorante Stoppette.

1949

Se desarrolla la técnica de soplado de película y se fabrica el primer tubular para fabricación de bolsas de polietileno.

1950

cronologia 12Imperial Chemical Industries ICI de Inglaterra desarrolla el polietileno de alta densidad.

Se diseñan y fabrican los primeros envases con foil aluminio. GENERAL ELECTRIC de USA y BAYER de Alemania desarrollan el Policarbonato

DUPONT introduce las Películas transparentes de poliéster resistentes a la perforación, Mylar(R).

1959

Se inventa en Italia el Polipropileno.

Se diseña el envase para bebidas gaseosas en aluminio.

1960

Se fabrican con éxito sacos para fertilizantes en polietileno de baja densidad

Nacen los envases flexibles cerrados al vacío como aplicación para empacar salchichas.

Primeras máquinas empacadoras horizontales de tecnología Formado/llenado/sellado – Flor pack

1964

Se desarrollan los primeros Termoencogibles y las películas strech

1970

Se desarrolla en Estados Unidos la tecnología de identificación con código de barras.El primer empaque que lo utiliza es el de chicles Wrigley’s, el sistema utilizado es el UPC, posteriormente los japoneses desarrollan el codigo JAN y los europeos el código EAN que fue el que terminó imponiéndose alrededor del mundo.

Son introducidas las resinas ionoméricas para los envases de carne Llegan los vasos y las bandejas desechables de poliestireno

1974

Se introducen al mercado las películas de PE y PVC extensibles o estirables.

1977

Se comienza a utilizar el PET para fabricar envases de bebidas Gaseosas.

cronologia 14

1980

Se trabaja en reducir los calibres de los envases de hojalata, y se diseñan los envases de una sola pieza.

cronologia 15

Se envasan en caliente productos alimenticios como mermeladas, utilizando PET como material de envase.

Se introduce al mercado la técnica de la coextrusión

Nacen los empaques y envases para microondas.

Se aplica el PET al campo de envasado de perfumes.

Se inventa la holografía

1987

Se desarrolla el empaque con atmósfera modificada MAP

1990

Aumenta la preocupación mundial por la contaminación con envases en los desechos.

El vidrio reconquista mercado por ser un material 100% reciclable.

Los productos biodegradables y los empaques reciclables toman ventaja en los mercados

La comunidad Europea expide una normativa de embalaje que implica 10 años de esfuerzos para reducir empaque y aumentar la tasa de reciclabilidad.

Se crea la Dual System Deuchtland para administrar el Punto Verde en los envases.

Se crea conciencia sobre “EL QUE CONTAMINA PAGA”

cronologia 16

Logo de punto verde

En Alemania los envases con este punto verde han garantizado y pagado por su recogida y reciclado.

2000

cronologia 16La compañía Simphony de Inglaterra crea un plástico de empaque obtenido por petroquímica pero completamente biodegradable.

CARGILL DOW inicia la construcción de la primera fábrica productora de plásticos “Naturales” obtenidos del azúcar de las plantas. Acido poliláctico PLA.

Se introduce al mercado la tecnología de identificación de productos por radiofrecuencia.

2002

Se presenta al mercado de Estados Unidos la primera maquina de empacado con protocolo TCP/IP y puerto para comunicación vía internet. Nace Corny en Australia un plástico obtenido a partir del maíz.

2003

En unas excavaciones arqueológicas en Londres se encuentra un envase metálico de 2000 años conteniendo una crema cosmética. El envase era de origen Romano.

cronologia 17

Foto, Museo de Londres

2004

Se lanzan al mercado las primeras máquinas digitales para impresión de etiquetas. Hewlett Packard, (Indigo) espera sustituir el mercado de máquinas flexográficas y offset de banda angosta.

2007

La robótica es una gran tendencia en maquinaria de empaquetado, el mundo de la automatización en el empaquetado ocupa yá el 70% de los robots en el mundo. A automatización genera mayor calidad, eficiencia y baja el riesgo de contaminación.

2007

Se lanzan al mercado la tecnología de “Rotura Foto térmica” que convierte envases plásticos en combustible.

cronologia 18

Bibliografía y Webgrafía

 Diplomado Envapackhttp://www.envapack.com/diplomado

Deja un comentario

Archivado bajo Cronología

La Parkesina y sus hermanos

De cómo los Elefantes y Charles Chaplin

agradecieron el nacimiento de los Polímeros Naturales.

Aunque en el inicio de los polímeros, los mismos no tuvieron aplicación en el mundo del empaque, pienso que dada la importancia que estos tienen hoy en día, ya que vivimos la era del plástico!, considero relevante conocer cómo fueron los orígenes de los plásticos que conocemos y utilizamos ampliamente en los empaques.

Hacer referencia a la historia de los Polímeros o Plásticos parece sencillo porque apenas nacieron en el siglo XX, pero el impacto que han tenido el uso de los polímeros  en todas las áreas es abismal!

Al tratar el tema de Polímeros o Plásticos, se prestan a confusión esos conceptos; trataré de aclarar este punto de forma sencilla antes de entrar en los orígenes de los polímeros usados en empaque.

Si analizamos la etimología de la palabra “Polímero” tenemos que proviene del griego: “Poly” (muchos) y “mero” (parte o segmento); los polímeros se producen por la unión (polimerización) de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas, algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Como ejemplo tenemos el Polietileno que se obtiene de la polimerización del etileno.

Realmente cuando nos referimos a “plástico”, hacemos referencia a un estado o característica del material que permite ser moldeado y adaptado a diferentes formas y aplicaciones. Así que la palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos, por ejemplo polímeros, capaces de entrar en un estado plástico por efectos de temperatura y presión; pero plástico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra, ya que puede haber polímeros que no cumplen con el estado plástico.

Aunque existen plásticos naturales como la celulosa y el caucho, la gran mayoría de los plásticos son materiales sintéticos que se obtienen del Petróleo principalmente.

La celulosa…

 Es el principal componente de las paredes celulares de los árboles y otras plantas, y es considerado un polímero natural (biopolímero), porque desde el punto de vista bioquímico, está constituido por una larga cadena de carbohidratos polisacáridos. Es una fibra vegetal que al ser observada en el microscopio es similar a un cabello humano, cuya longitud y espesor varía según el tipo de árbol o planta. Las fibras de algodón, por ejemplo, tienen una longitud de 20-25 mm., las de Pino 2-3 mm. y las de Eucalipto 0,6-0,8 mm. De igual manera, el contenido de celulosa varía según el tipo de árbol o planta que se considere.

En la actualidad, las industrias de la celulosa extraen esta fibra de la madera del Pino y del Eucalipto, separándola de los otros componentes de la madera como la lignina y la hemicelulosa. Durante siglos, esta fibra se ha constituido en la materia prima para la fabricación de diversos objetos de uso cotidiano, entre los cuales sobresale, por su importancia, la elaboración del papel.

La historia de la Celulosa ha estado muy ligada siempre al papel, por eso es que la he tratado en el capítulo “Una historia bien entrelazada, el Papel”,  en esta oportunidad vamos a conocer los orígenes de sus derivados…

- Nitrato de celulosa (nitrocelulosa):

….Un ardiente hallazgo casero…

 Nuevamente tenemos un gran descubrimiento proveniente de un accidente; en esta ocasión nos trasladamos a Basilea Suiza entre los años de 1828 y 1840, específicamente a la casa del químico germano-suizo Christian Friedrich Schönbein;  a pesar que tenía su laboratorio en la Universidad de Basilea, ¡estaba haciendo unos experimentos en la cocina de su casa! .. mientras destilaba una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico tuvo un accidente y se derramó la mezcla sobre la mesa, para recoger rápidamente el desastre tomó un delantal de algodón de la esposa y limpió la mesa, posteriormente colocó el delantal en la estufa para que se secara; el delantal comenzó a arder en la estufa…y así nació la nitrocelulosa, el primer explosivo plástico! …¡ hay veces que llevarse el trabajo a la casa tiene sus frutos!

Aunque el nitrato de celulosa tuvo sus aplicaciones inmediatas en los aspectos bélicos, como materia prima de la nitroglicerina y posteriormente Alfred Nobel la transformaría en  dinamita, también se descubrieron otras aplicaciones más nobles de la nitrocelulosa, como barnices, tejidos sintéticos como el Rayón, películas fotográficas, películas para empaques como el Celofán, etc.

- La Parkesina:

… Parkes “the first man-made plastic”…

foto Alexander Parkes

Alexander Parkes nació en Birmingham, Inglaterra el año 1813; era el cuarto de ocho hermanos, trabajó como aprendiz en la fundición de Bronce de Samuel S. Messengers & Son, pero no tardó mucho en inclinar su atención al proceso de fundición y galvanizado en bronce; cuando se fue a trabajar con George y Henry Elkington en Elkington, Mason & Co, como gerente del departamento de fundiciones. Aquí fue donde desarrolló su capacidad inventiva;  su primera patente de un total de 80, fue la galvanización en piezas delicadas como flores y adornos.

Aunque Alexander Parkes  no tuvo una formación específica en física o química; su gran curiosidad científica lo llevó a experimentar con gomas naturales, en un momento en el cual se daban grandes pasos con el descubrimiento hecho por Charles Goodyear de la vulcanización. Parkes buscaba substancias que pudieran dar resultados similares a los de la goma.

En 1862 durante la Exhibición Internacional de Londres, Parkes presentó un nuevo material  basado en el nitrato de celulosa; este nuevo material el cual denominó “Parkesina”  ganó la medalla de Plata de esta exhibición y a partir de aquí a Parkes se le conoce como “the first man-made plastic”; debido a que este nuevo material inspiró el resto de los plásticos que hoy en día conocemos.

Placa Parkes 1Placa Parkes 2

Xilonita 1

La “Parkesina” es un material orgánico que Parkes descubrió alrededor del año 1850 cuando experimentaba mezclando el nitrato de Celulosa (nitrocelulosa) con alcanfor; el material obtenido formaba una sustancia transparente, dura pero flexible, que podía ser calentada y moldeada manteniendo su forma al enfriarse (propiedades plásticas). A diferencia del caucho (vulcanita)  la parkesina podía ser transparente o coloreada, así como darle formas con grabados.

Xilonita 3

Después de la Exhibición de Londres, Parkes fundó la “Parkesine Company” en Hackney Wick; pero la misma quebró dos años después por altos costos de producción, a pesar de que Parkes había afirmado que era ¡más barato que el caucho!

Logo Xilonita

Xilonita 2Parkes se había asociado con Daniel Spill al año de haber formado la “Parkesine Company”; Daniel Spill, luego de la quiebra de la compañía comenzó a comercializar un producto similar a la parkesina bajo el nombre de Xylonita, derivada del griego Xylon que significa bosque-selva (posiblemente por su imitación a la madera), se ofrecía  para hacer mangos de cuchillos, imitación de joyería de coral, así como material aislante eléctrico, entre otras cosas.

El Celuloide.

Este título no se refiere a Hollywood,  al  menos al principio…

 El desarrollo de este polímero se inició en 1863, cuando la firma estadounidense fabricante de bolas de billar Phelan & Collander ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural utilizado para la elaboración de las bolas de billar, ya que el mismo era muy escaso

Una de las personas que optaron al premio fue el inventor estadounidense John Wesley Hyatt; Wesley  estaba pensando utilizar una combinación de papel con cola y aserrín, porque imaginaba que de ahí surgiría un elemento diferente y adecuado para el fin que perseguía, como los resultados no fueron satisfactorios comenzó a experimentar con el compuesto que Alexander Parkes presentó en la Exhibición Internacional de Londres de 1862, la “Parkesina”.

Aunque no está muy bien documentado, nuevamente hay una historia de un exitoso accidente. Se dice que Wesley accidentalmente se cortó un dedo y cuando fue a buscar un vendaje, se le derramaron los líquidos nitrocelulosa y alcanfor (parkesina) con alcohol, al secarse formó una fina capa que tenía la propiedad de ser pegajosa, resistente pero maleable; al observarla, Wesley se percató de que este nuevo compuesto pegaría mejor su mezcla de papel y aserrín, descartando así la cola. De este modo se descubrió el celuloide.

En 1868 John Wesley Hyatt adquiría la patente británica del Dr Parkers de la “parkesina”, el cual se mostraría satisfecho de vender los derechos de la patente de una novedad que había intentado comercializar sin éxito.

Si bien Hyatt no ganó el premio, por el pequeño detalle de que el nitrato de celulosa hacía que de vez en cuando, ¡las bolas de billar estallaran al chocar! pero su producto, patentado con el nombre de celuloide en 1873, se utilizó para fabricar diferentes objetos, desde placas dentales a cuellos de camisa. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz.

LuminiereUna de la primeras aplicaciones del Celuloide se le ocurrió a  Hannibal Williston Goodwin en 1887 cuando utilizó el material como soporte para películas fotográficas, con lo que revolucionó el campo de la  fotografía y abrió el camino para el nacimiento del cine.

Los otros usos típicos del Celuloide los encontramos en artículos sanitarios, objetos de casa, en imitaciones del Marfil y Coral y pelotas de Ping Pong.

Aunque el Celuloide no tiene aplicación en los empaque, fue fuente de inspiración al desarrollo de los polímeros sintéticos.

Bibliografía y Webgrafía

 Enciclopedia británica:http://www.britannica.com

Los plásticos: Materiales a la medida por Ana María Sosa: http://www.cientec.or.cr/

Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Vallalodid : http://www.eis.uva.es/~macromol/curso09-10/Hector/gomez5.html

http://www.eis.uva.es/~macromol/curso04-05/acetato/origen_historico.htm

Tecnologías de los Plásticos: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com

Plastics Historical Society: http://www.plastiquarian.com/index.php?id=54

http://www.plastiquarian.com/index.php?id=50

http://www.plastiquarian.com/index.php?id=59

Plastipedia: http://www.bpf.co.uk/Plastipedia/Plastics_History/Default.aspx

Textos Científicos: http://www.textoscientificos.com/polimeros/polimeros-celulosicos

Blog de Tecnología de los plásticos: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx

The Carrotbox.com: http://www.thecarrotbox.com/plastic/parkesine_xylonite.asp

Wikipedia: http://www.wikipedia.org/

Dicecollector.com: http://www.dicecollector.com/THE_DICE_THEME_CELLULOID.html

Toysandspace.com: http://www.toysandspace.com/othertoys/popeye-celluloid-box/

Deja un comentario

Archivado bajo Polímeros Naturales

El Celofan

Desde su nacimiento tuvo un papel

 muy transparente en la historia,

 El Celofán

celofan imagenPosiblemente si eres una persona joven nunca escuchaste la palabra celofán y si la escuchaste, lo más probable es que la estén confundiendo con una película de polipropileno.

El celofán es un  polímero natural derivado de la celulosa; tiene el aspecto de una película fina, transparente,  flexible y resistente a esfuerzos de tracción, pero muy fácil de cortar y su principal característica es que parece una película plástica pero se comporta como una hoja de papel: si la doblo permanecerá doblada y esta propiedad es de mucha utilidad cuando se requiere envolver algo.

Después de la primera guerra mundial , el celofán fue la única película transparente y flexible que se utilizaba para las envolturas de alimentos y cintas adhesivas; hoy en día es muy difícil conseguir productos empacados en celofán, ya que prácticamente fue sustituido por las películas de polipropileno cuyo costo es sustancialmente menor; inclusive recientemente se desarrollaron películas de polipropileno con propiedades de doblado o “propiedades twist” que pretenden igualar las propiedades del celofán.  El único aspecto en el cual el polipropileno no ha desplazado por los momentos al celofán es en el tema biodegradable.

BrandenbergerLa historia del celofán se inicia en un restaurante Suizo en 1908, cuando el Químico e Ingeniero Textil Jacques E. Brandenberger observa como se derrama una copa de vino sobre la mesa y tuvo la idea de producir un recubrimiento transparente para la tela que la hiciera impermeable.

Brandenberger ya se encontraba experimentando con muchos materiales diferentes, incluyendo la aplicación de líquidos viscosos de naturaleza celulósica a las telas, uno de ellos ya conocidos en Europa como Rayón, seda artificial ó “viscosa”; sin embargo, este líquido hacía la tela demasiado rígida. El experimento falló pero Brandenberger observó que al retirar el recubrimiento se había formado una película transparente. Nuevamente un fracaso origina una idea exitosa!

Esa nueva película Brandenberger la denominó “Cellophane”, un nombre compuesto por “cello” cuyo origen es la palabra francesa celulosa (Cellulose)  referida al material base  y la palabra de origen griego “diaphanis” que significa transparente.

El proceso de fabricación parte de una solución alcalina de fibras de celulosa (“Viscosa”), la cual se extruye a través de una estrecha ranura en un baño ácido y este baño regenera la celulosa formando una película; posteriormente se lava y se blanquea.

En 1908 Brandernberger  desarrolló la primera máquina para producir hojas transparente de celulosa regenerada y en 1913 fundó “Cellophane Societe Anonyme” en Francia, durante la Primera Guerra Mundial entre 1914 y 1918, esta planta se limitaba a producir láminas de protección para los ojos en máscaras de gas, en sustitución del celuloide anterior. En 1917 se le asignaron los derechos de patente y Brandenberger los cedió a la Cellophane Societe Anonyme.

Después de la Primera Guerra Mundial, la producción del celofán creció rápidamente y en especial las exportaciones a los E.E.U.U, pero ya no en máscaras de gas, sino como material de envoltura en golosinas. Una de las primeras empresas en utilizarlo fue la Whitman´s Candies;  el uso del celofán en los empaques de golosinas trajo un enorme beneficio al consumidor por ser una envoltura que permitía ver el producto que van a comprar.

Este crecimiento atrajo la atención de una empresa química que también tuvo su origen en la guerra, ya que a sus inicios estaban dedicados a la producción de pólvora; esta empresa se conoce actualmente como DuPont.  Hoy en día sigue siendo una empresa reconocida por sus grandes inversiones en innovación y desarrollo de patentes. Para esas fechas DuPont ya trabajaba en la Celulosa, la cual procesaba para proporcionar las películas cinematográficas a Hollywood en los años 20, y sus investigaciones en celulosa también produjo la pintura Duco que ayudó a la productividad de la industria automotriz al reducir los tiempos de secado.

El 26 de diciembre de 1923, se suscribió un convenio entre la empresa “DuPont Cellophane Company” y  “Cellophane Societe Anonyme”, donde la empresa francesa cede los derechos exclusivos de sus patentes de fabricación y comercialización para América del Norte y Central; a cambio la empresa DuPont cede sus derechos para el resto del mundo.

El uso del celofán como material de empaque tenía tres grandes limitaciones: la primera era que no podía ser impreso, había que adherirle una etiqueta; la segunda, no podía sellarse al calor para generar un empaque hermético contra insectos o sucio en general y la otra limitación era, que aunque mantenía una barrera al agua no ofrecía barrera a la humedad limitando mucho su uso en alimentos.

Dentro de los laboratorios de investigación de DuPont el científico William Hale Charch y su equipo en 1927, luego de realizar más de 2000 ensayos, descubren cómo mejorar la barrera a la humedad del celofán aplicando una laca nitrocelulósica a la película.

D hale celofan Dr. Hale Charch and waterproof cellophane

Luego de una fuerte campaña publicitaria y reducción de precios,  el celofán pasa a ocupar uno de los principales productos de DuPont alcanzando el 10% de sus ventas anuales y el 25% de sus beneficios anuales.

DuPont logró posicionar el celofán como un material de empaque con un amplio uso que variaba desde joyería hasta alimentos.

Los desarrollos posteriores  para el celofán continuaron en el ámbito de nuevos recubrimientos tales como vinil acetato (VA) y cloruro de polivinilo (PVdC), los cuales permitieron mantener las propiedades de transparencia y comportamiento tipo papel (propiedades de doblado) pero mejorando sus propiedades de sellabilidad al calor y barreras a los aromas, grasas, oxígeno y vapor de agua.

Actualmente el celofán ha sido sustituido por el polipropileno, que es un derivado del petróleo ya que por costos de fabricación ha sido más práctico. A tal grado que prácticamente todo lo que conocemos popularmente como celofán en realidad es polipropileno.

DuPont dejó de fabricar el celofán desde 1986, y la plantas europeas también han estado cerrando desde entonces; actualmente el único fabricante del celofán es Innovia Film LTD que también ofrece polipropileno.

Bibliografía y Webgrafía:

Wikipedia: http://www.wikipedia.org/

Foundation Dr. J.E.Brandenberger: http://www.stiftungbrandenberger.ch/editor_fr_e.htm

About.com Inventors: http://inventors.about.com/od/cstartinventions/a/Cellophane.htm

Hall of Fame Invent.org: http://www.invent.org/Hall_Of_Fame/253.html

DuPont: http://www2.dupont.com/Phoenix_Heritage/en_US/1923_d_detail.html

DuPont / Mexico: http://www2.dupont.com/Mexico_Country_Site/es_MX/DuPont_Mexico/Historia_Global/index.html

Innovia Films LTD: http://www.innoviafilms.com/innovation-centre/Innovation-Timeline.aspx

1 Comentario

Archivado bajo Celofan

La caja de cartón corrugado, una historia ondulada de varias aristas….

Cuantas veces no hemos comprado un ostentoso juguete a un niño como regalo de alguna celebración importante, y luego el niño termina jugando con la caja de cartón donde vino embalado dicho juguete !!!

Esto parece ser parte de la magia de este embalaje, cuya principal función es la de proteger su contenido. Durante su relativa corta existencia ha logrado ganarle la batalla a la caja de madera como embalaje de transporte en los productos de consumo masivo, esta preferencia se debe a su bajo de costo de producción masiva sin limitar la personalización de la misma y su excelente relación resistencia-peso.

Desde el punto de vista técnico la caja de cartón corrugado nos ofrece una protección al maltrato que usualmente ocurre durante el transporte de productos: hablamos de golpes, caídas, vibraciones, etc;  pero esto no termina aquí, ya que luego esa misma caja llega a algún almacén para ser apilada y soportar el peso de otras cajas que le son colocadas encima, y adicionalmente en algunos casos todavía le exigimos que después de todo eso sea bonita para colocarla en alguna tienda o supermercado. Eso es como pedirle a un boxeador que luego de terminar la pelea, levante en brazos a su contrincante y sonría para que la foto salga bonita!!

Ahora, ¿cómo es posible que una caja de cartón corrugado tenga la propiedad de absorber la energía de impactos  y a la vez pueda soportar como una columna varias veces su propio peso, y lo más sorprendente es que está hecha de papel?

Los invito a conocer la interesante historia de la caja de cartón corrugado!

plisado 1

Quién pudiera imaginarse que los inicios de la actual caja de cartón corrugado  tienen sus orígenes en el mundo de la moda de la aristocracia de inicios del siglo  XIX y la moda victoriana de mediados del siglo XIX,  específicamente en los cuellos y puños plisados, así el confeccionado pliegue de las faldas de las damas y los elegantes sobreros de copa que utilizaban los caballeros ingleses.

La industria textil dio los primeros aportes para el desarrollo del ondulado interno de las cajas corrugadas;  los primeros equipos para ondular papel se parecían a las que se usaban entonces en las lavanderías para planchar las cortinas y los encajes de los cuellos y puños de las camisas.

corrugadora 1

Samuel G. Cabell recibió una patente en 1866 por una lavadora para lino. Constaba esencialmente de un par de rodillos, tubos perforados de latón o de bronce que se calentaban introduciéndoles varillas calientes y eran accionados por una manivela. Pronto esta máquina fue utilizada para la producción del primer papel corrugado.

Para lograr la buena forma y rigidez del sobrero de copa los caballeros Edward G. Healy y Edward E. Allen, patentaron (1856) el uso de papel plisado como refuerzo interior de los mencionados sobreros; ellos obtuvieron el plisado del papel introduciéndole a través de dos rodillos ondulado, dando así origen a lo que se conoce hoy en día como la “flauta (flute)” ó “medium” y es el que le otorga a la cajas corrugadas su resistencia a la compresión ya que actúa como una estructura interna en forma de cerchas y a la vez  brinda su bondad de amortiguamiento a los golpes absorbiendo la energía al deformarse.

sobrero copa

plisado 2

Pero no fue sino hasta 1871 que el técnico farmacéuta norteamericano  Albert L. Jones dedicado al mundo de la perfumería, y preocupado por las roturas de sus frascos ya que eran envueltas en telas, se le ocurre sustituir la envoltura de tela por papel; pero evidentemente esto no era suficiente, inspirado en los plisados de la faldas victorianas corrugó el papel con la finalidad de ganar volumen y amortiguación a los golpes propiedad concebida por una “superficie elástica”, como lo indica en su patente.

combo


Nació el concepto de utilizar el papel ondulado como elemento de empaque de protección !!

Los inicios del papel corrugado como material de empaque no estaban completos por un pequeño detalle: el papel no tiene la rigidez suficiente para mantener su forma!!

long 2

En 1874 es donde hace su aparición otro norteamericano de nombre Oliver Long, el cual hace una mejora a la patente de Albert Jones, adhiriendo el papel ondulado inventado por Jones en primer lugar a una lámina de papel plana y luego a dos láminas de papel planas, conocidas hoy en día como los “liners” y originando la estructura que hoy conocemos como cartón corrugado.

Nuevamente el enfoque es el de protección a botellas,  las cuales se estaban convirtiendo en el empaque primario predilecto, pero esa es otra historia…..

Creo que es importante en este momento, comentarles la importancia del invento de Oliver Long, porque precisamente las propiedades de resistencia al apilamiento (compresión) y resistencia al aplastamiento (golpes) que nos brindan las cajas que conocemos hoy en día, es debido precisamente al poder mantener unido el ondulado interno.

Podemos hacer la analogía de la estructura interna de las cajas corrugadas con los arcos o cerchas ampliamente utilizadas para las estructuras de techos y puentes.

chercha

Para el mismo año ya se comenzaba a producir papel corrugado a gran escala gracias a  George Smyth y su invención de la primera máquina industrial;  a partir de este momento surgen una serie de emprendedores que visualizan el gran futuro del cartón corrugado.

 Varias de las patentes que cubrían la producción del cartón corrugado fueron adquiridas por Robert H Thompson,  Henry D. Norris  y Robert Gair ( si el mismo del cartón plegable!!)

Thompson y Norris se unieron para formar Thompson and Norris Co en New York y Robert Gair fundó Robert Gair Co. en Boston.

De esta forma surgieron dos grandes empresas que monopolizaron la producción de cartón corrugado por dos décadas, gracias al control de las patentes.

Las primeras máquinas en las fábricas de Thompson & Norris y Robert Gair tenían una anchura de apenas 12 a18 pulgadas (30,5 a45,7 cm.). Conforme aumentaron su anchura, fueron accionadas mediante correas desde una línea superior.

Los rodillos inicialmente fueron calentados inyectores de gas y posteriormente de vapor, para evitar el riesgo de incendio. Las hojas exteriores o liners eran pegadas a mano usando brochas y el pegamento era una pasta de harina cocida.

El medium o flute era puesto cuidadosamente en su posición y presionado suavemente. Desde que el adhesivo comenzaba a pegar era necesario eliminar por evaporación una gran cantidad de líquido, por lo que cualquier otra operación necesitaba veinticuatro horas previas de secado.

vieja 1

Los tamaños de plancha eran muy pequeños ya que el cartón corrugado sólo se utilizaba como refuerzo interior, y el embalaje externo era una caja de madera o barril.

La empresa Thompson and Norris Co, concentró sus esfuerzos en el desarrollo de la maquinaria para la fabricación del cartón corrugado (1881-1883) y  logró expandirse al vender sus equipos a los tres primeros corrugadores pioneros en Europa.

Pero tener el cartón corrugado de forma masiva no era suficiente ya que necesitamos convertir esas láminas en cajas. Aquí es donde el aporte del escocés  Robert Gair, ya conocido como el padre del cartón plegado, el cual traslada su invento accidental de troquelado y signar (hendido) en un sólo paso a las cajas de cartón corrugado; con el desarrollo de Gair se produjo un ahorro de energía y tiempo en la fabricación de las cajas.

Hacia 1914, Thompson y Norris desarrollaron la caja económica de solapas iguales que hoy conocemos como “Regular Slotted Case”,  y de esa forma ahora si tenemos el embalaje ideal como es la cajas de cartón. Posteriormente desarrolló el uso de la caja como elemento para la publicidad y el mercadeo con el desarrollo de la impresión de la misma.

caja

El desarrollo de la caja corrugada no pudo tener un mejor momento como era el desarrollo industrial que se vivía en Norteamérica, el auge de la producción en masa de productos exigía también el transporte de los mismos desde la planta de producción a los consumidores; para lo cual la nación de los Estados Unidos de América que se encontraba en la reconstrucción de su guerra civil, ya contaba con un amplio sistema ferroviario y estaba en expansión para finales del siglo XIX e inicios del siglo XX.

Cuando se habla de transporte los parámetros  peso y el volumen a transportar son determinantes y podemos decir que la caja de cartón corrugado era el embalaje correcto en el momento correcto y en el lugar correcto; las crecientes necesidades de transportar productos y el auge del “caballo de hierro” le dieron la oportunidad de oro a los emprendedores y empresarios fabricantes de las cajas, que rápidamente se agruparon en asociaciones para unir esfuerzos y entablar conversaciones con la Wells Fargo; la finalidad no era otra sino la de sustituir la tradicional caja de madera por cajas de cartón corrugado.

Desde la aparición de las maquinarias para elaborar del cartón corrugado, la evolución ha sido constante, muchos cambios han ocurrido e importantes progresos han sido hechos en el adelanto de los materiales, el equipamiento, en el proceso de producción así como en las técnicas de impresión.

El número de papeles usados para la producción de corrugado está creciendo continuamente; las alternativas y la calidad de los diferentes liners y medium son constantemente mejoradas.

La velocidad de producción ha crecido dramáticamente con el mejoramiento del equipamiento y el uso de las computadoras ha revolucionado la industria permitiendo cada vez más la automatización de los procesos especialmente la impresión

Hoy en día la caja de cartón corrugado sigue siendo el embalaje de preferencia para el transporte de mercancías; puede haber cambiado la forma de comprar los productos con la llegada del Internet, puede haber cambiado las formas de transporte, desde las carretas de maderas hasta los aviones pero el uso de las cajas de cartón sigue vigente !!

Bibliografía y Webgrafía:

1) European Federation of Corrugated Board Manufacturers. http://www.fefco.org

2) Fédération  Francaise  du Cartonnage. http://www.federation-cartonnage.org/_new_/le-cartonnage.html

3) The history of corrugated fiberboard shipping containers. Diana Twede. Carton, Crates, and corrugated board: Handbook of Paper and Wood Packaging.  Diana Twede and Susan E. M. Selke.

4) Corrugated Packaging. http://www.corrugated.org

5) Fibre Box Association. http://www.fibrebox.org

6) Asociación española de fabricantes de envases y embalajes de cartón ondulado.  http://afco.asimag.es

7) The history of Corrugated Fiberboard Shipping Container, Diana Twede, MichiganStateUniversity, East LansingMI, USA.

8) Confederation of paper industries.  http://www.corrugated.org.uk.

9)  Diplomado Envapackhttp://www.envapack.com/diplomado

10) Wikipedia. http://www.wikipedia.org/

1 Comentario

Archivado bajo Cajas de Cartón Corrugado