El Polietileno

Gracias a “exitosos accidentes” nace el Polietileno!

 

Ya no nos debe sorprender que el Polietileno, al igual que otros polímeros, tenga su origen en un accidente, y que después de varios años, es que hallamos donde podemos utilizar este nuevo material; lo curioso es que por extraña coincidencia con otros materiales de empaque, el campo de batalla es  ¡el primer lugar donde hace su debut!

 

La primera persona que por accidente se topa con este compuesto es el químico alemán Hans Von Pechmann , quien es el descubridor del gas Diazometano. En 1898 calentando este gas en un tubo de ensayo observa un residuo ceroso en el fondo del mismo; consulta a sus compañeros químicos Eugen Bamberger y Friedrich Tschirner, los cuales investigaron la sustancia blanca y grasosa, descubriendo largas cadenas compuestas por –CH2 y lo llamaron poli-metileno.

 El descubrimiento de esa resina de cera llamada polimetileno no pasó a ser algo más que una curiosidad de laboratorio, hasta que el 27 de Marzo de 1933 en los laboratorios de la Imperial Chemical Industries (ICI), Eric Fawcett y Reginald Gibson realizaban experimentos con etileno sometido a altas presiones, pero esa noche debido a un “exitoso accidente” la muestra de Etileno se contaminó con trazas de oxígeno debido a fugas en el autoclave; el oxígeno actuó como iniciador y en la mañana obtuvieron una sustancia blanca y cerosa.

El experimento exitoso no se pudo reproducir hasta 1935, cuando otro químico de la ICI, Michael Perrin , desarrolló este accidente con una síntesis de alta presión reproducible. ¡ Había nacido el Poli-Etileno de baja densidad (LDPE)!

El polietileno fue patentado por la ICI en 1936 y un año después fue desarrollado el polietileno como película. En 1939 (el mismo año en que Alemania invade Polonia y Gran Bretaña le declarala guerra a Alemania) inicia la  primera aplicación del Polietileno en el recubrimiento de cables eléctricos.

cable con PE

 

La excelente capacidad aislante sumada a la ligereza del nuevo material fue fundamental para el desarrollo cableado en submarinos y del radar con fines militares, esta enorme ventaja aislante y a la vez de bajo peso, permitió su uso en los aviones  de Gran Bretaña, logrando una efectiva defensa contra los submarinos alemanes que buscaban neutralizar a la flota Naval. Fue tal la importancia del polietileno en la fabricación del radar autotransportado que fue declarado secreto militar.

No fue sino hasta que término la II Guerra Mundial cuando la  ICI licencia  a otras empresas como Dupont Corp y la Union Carbide Corp para comenzar a realizar profundos estudios sobre el Polietileno. Sin embargo, las condiciones extremas de presión y los altos costos de producción limitaron la fabricación de Polietileno de baja densidad (LDPE) para la extrusión de películas y aplicaciones en moldeo por inyección.

 

A principios de la década de 1950 se descubrió un nuevo proceso para la síntesis de polímeros que permitió el desarrollo de nuevas cadenas de polímeros. Karl Ziegler    desarrolló un catalizador (sustancia que aceleran las reacciones químicas) que permitió la polimerización a temperatura ambiente y presión atmosférica normal, logrando con exactitud la posición de los átomos unidos a las cadenas poliméricas. Uno de los nuevos polímeros desarrollados por medio de este proceso con los catalizadores de Ziegler, fue el Polietileno de Alta Densidad (HDPE).

 

La amplia gama posterior de los nuevos polímeros y procesos, sobre todo en las películas de embalaje y contenedores, junto con un gran diseño y flexibilidad de la producción a través de las propiedades del material controlado, ha afectado a casi todos los aspectos de la vida moderna.

 
 
El Polietileno encontró un espacio ideal en el mundo de los envases.  Los hogares están llenos de envases de polietileno para conservar los alimentos; las botellas de polietileno, tanto en baja como alta densidad, eran la primera opción cuando pensábamos transportar algún líquido; hoy compiten con las de PET y si no hablamos de líquidos usaremos una bolsa plástica (que son hechas de polietileno). Cuando nos referimos a empaques flexibles, el polietileno estará presente como capa sellante garantizando la hermeticidad del sobre o bolsa.

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El Poliéster

El Poliéster  ¿Es tela o es botella?

Muy a menudo surge la anterior pregunta, y cuando se le responde que es lo mismo; el asombro y la incredulidad en la cara es digno de ser publicada en el perfil de Facebook!
 

El origen del Poliéster tiene un fallido nacimiento en el año 1929 en los laboratorios de Dupont, cuando Wallace Carothers en su búsqueda de fibras sintéticas comienza a experimentar con etilenglicol y  ácido tereftálico, pero descarta estas investigaciones ya que los resultados con aminas le parecían más prometedoras que con los glicoles. Dupont y Carothers, por un lado acertaron con esa decisión, ya que los llevó al desarrollo de las Poliamidas, mejor conocidas como Nylon, pero por otro lado dejó el camino libre para que otras personas desarrollaran el Poliéster.

La caza por nuevas fibras sintéticas para rivalizar con el Nylon y el Rayón había comenzado; el camino hacia los poliésteres lo consiguieron Jhon Rex Whinfield y James Tennant Dickson a finales de la década de 1930.

J. R. Whinfield (left) and J. T. Dickson (right) (photograph circa 1942)

 

Whinfield y su asistente Dickson trabajaban para una empresa textil británica de nombre: Calico Printer’s Association ubicada en la ciudad de Manchester. Ellos  descubrieron cómo condensar el ácido tereftálico y el etilenglicol para producir un nuevo polímero que pudiera caer dentro de la clasificación de una fibra. Whinfield y Dickson patentaron su invento en julio de 1941 bajo el nombre de “Polyethylene Terephthalate, PET” (Tereftalato de Polietileno), pero debido a restricciones de secreto en tiempos de guerra no se hizo público hasta 1946.

En 1926 se funda en Londres, la Imperial Chemical Industries (ICI); la misma surge de la fusión de cuatro compañías: Brunner Mond, Nobel Explosives, United Alkali Company, y British Dyestuffs Corporation. La ICI comienza a producir químicos, explosivos, fertilizantes, insecticidas y colorantes entre otros, con lo cual pasa a competir con la Dupont e IG Farben. En octubre de 1929 DuPont e ICI acordaron compartir información sobre las patentes y los avances de la investigación.

Como nos indica su nombre, la Calico Printer’s Association, se especializaba en la impresión y acabado de textiles, y no contaba con el interés ni el potencial financiero para desarrollar la nueva fibra sintética, por lo que cedieron  la licencia a ICI donde el equipo conformado por W.K. Birtwhistle y C.G. Ritchiethey se dedicaron a llevar del laboratorio al proceso industrial la producción de la fibra de Poliéster. ICI patenta la fibra bajo la denominación comercial de Terlyne.

Al finalizar la guerra, Dupont conocía el potencial de las fibras sintéticas por su experiencia con la medias al sustituir la seda por Nylon, y viendo el potencial del Tereftalato de Polietileno como sustituto del algodón, regresa a sus investigaciones sobre los Poliésteres, pero ya la ICI había registrado la patente a su nombre, por lo que en el año 1945 tuvo que comprar los derechos para comercializarla en los Estados Unidos; en 1950 inició su producción bajo la denominación “Dacrón”.

Tanto DuPont como ICI continuaron sus investigaciones a partir del poliéster, pero ahora no como fibra sino como películas, DuPont patenta en 1952 el Mylar  y  posteriormente ICI lo registra como Melinex. Estas películas (PET Films) gracias a sus propiedades, le permitieron al PET incursionar en nuevas aplicaciones como cintas de audio magnéticas, cintas de videos, dieléctricos de condensadores y empaques.

 

poliester doy pack

Por la década de los 1970, la película de Mylar representaba la mayor venta de DuPont en el área de películas, sustituyendo al Celofán. A nivel de los empaques flexibles, las películas de PET como el Mylar y Melinex son ampliamente utilizadas en empaques flexibles por su resistencia a las perforaciones y excelente barrera al oxígeno.

En los años de 1975 y 1976 en medio de los problemas de racionamiento de gasolina en los EE.UU. por la crisis del petróleo, hace su aparición paradójicamente un nuevo envase rígido derivado del petróleo: la botella de PET para las bebidas carbonatadas. El desarrollo para el uso del poliéster (PET) en botellas plásticas de uso comercial inició en la década de 1960 y se intensificó durante el período 1971-1975 gracias a Nathaniel Wyeth.

 

Wyeth trabajaba como ingeniero de campo para DuPont, y un día se preguntó: ¿Por qué no podemos colocar una soda (refresco o bebida carbonatada) en una botella?  Su curiosidad lo llevó a experimentar con una botella de detergente; evidentemente el envase no soportó la presión interna, posteriormente experimentó con otros materiales hasta que llegó al Tereftalato  de Polietileno (PET), recibiendo la patente en 1973 por el desarrollo de un proceso que permitía la alineación en dos dimensiones de las moléculas de este material.

El proceso consta de dos etapas; en la primera, se crea una “preforma” por inyección y en la segunda el material se sopla sobre el molde final; de esta forma se logra la alineación biaxial del material, obteniendo un producto final ligero, transparente y resistente.

botellas pet

Hoy en día el Tereftalato  de Polietileno, es uno de lo materiales de mayor uso a nivel de los empaques, no solo en las botellas de PET, sino en muchos empaques flexibles que son sometidos a altas temperaturas, así como las bandejas de comida preparada que  introducimos en el microondas.

 Para los que todavía se confunden, el término “PET” es más utilizado en envases y el término “Poliéster” está comúnmente asociado a telas o prendas de vestir, aunque realmente en ambos casos estamos hablando de Tereftalato  de Polietileno.

 logo reciclaje petEl desarrollo de la botella de PET desechable, destronó el concepto de las botellas reutilizables de vidrio. Este cambio en la cultura de consumidor, motivado a la comodidad de desechar en vez de reutilizar, tiene todavía sus consecuencias en el medio ambiente. Nuestra determinación y acción para contar con un buen sistema de recolección es lo que permitirá incluir al PET como un gran benefactor de la humanidad.
 

  Videos:

Mylar Plastic Film (BoPET): “Whats It to You” 1955 Dupont 24min

 

Bibliografía y Webliografía:

http://www.whatispolyester.com: http://www.whatispolyester.com/history.html

About Inventors:

 http://inventors.about.com/library/inventors/blpolyester.htm

Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Vallalodid:

http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-6/pet/un_poco_de_historia.htm

Fibras sintéticas y artificiales.webnode:

http://fibras-articiales.webnode.mx/poliester/historia-antecedentes/

madehow.com:  http://www.madehow.com/Volume-2/Polyester.html

cemguide.comhttp://www.chemguide.co.uk/organicprops/esters/polyesters.html

Dupont.com:

http://www2.dupont.com/Phoenix_Heritage/en_US/1952_detail.html

http://www2.dupont.com/Products/en_RU/Mylar_en.html

plastictechnologies.comhttp://www.plastictechnologies.com/company/history/pet_industry

Wikipedia:   www.wikipedia.com

 

 

 

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El Nylon

El Nylon: no vamos hablar de medias, 

pero a medias, !hablaremos de ellas!

 

Aunque cuando hablamos del Nylon todos pensamos en medias, ésta no es su única aplicación. Hay enormes usos de este polímero de la familia de las poliamidas, como en los engranajes y en los empaques, especialmente aquellos que tienen aplicaciones muy sofisticadas.

 

Esta historia tiene simplemente dos nombres:Wallace Hume Carothers y la empresa DuPont.

Sobre la empresa Dupont ya hemos hablado de sus orígenes en el artículo del Celofán; por lo tanto ahora vamos hacerle los honores a Wallace.

El 27 de abril de1896 nace en Burlington, Iowa, Wallace Hume Carothers, uno de los grandes químicos orgánicos; su destacado desempeño académico fue evidente en la Universidad Tarkio College en Missouri. Comenzó su experiencia docente en la Universidad de Dakota del Sur, posteriormente recibió una Maestría y Doctorado en la Universidad de Illinois. En 1924 era profesor en la Universidad de Harvard, donde comenzó sus investigaciones sobre las estructuras químicas de los polímeros.

En 1928, la compañía química DuPont abrió un laboratorio de investigación para el desarrollo de materiales artificiales, decidiendo con mucho coraje que la investigación básica era el camino a seguir en ese momento y comenzó un reclutamiento de reconocidos académicos para guiar estas investigaciones.

Entre los académicos contactado se encontraba Wallace Carothers; la oferta fue tentadora, pero la principal motivación para aceptar, fue el hecho de que la enseñanza no era lo que le más gustaba; él estaba en la Universidad porque le permitía  tener contacto con los laboratorios.

A los 32 años, Wallace dejó su puesto en la Universidad de Harvard para dirigir la división de investigación de DuPont; él y sus colaboradores se centraron en el estudio de la composición de polímeros naturales, tales como la celulosa, la seda y el caucho, con la idea de producir materiales sintéticos parecidos a estos.

Este equipo comenzó a trabajar sobre una adquisición de patente la que realizó DuPont a la Universidad de Notre Dame; esta patente estaba basada en la química del acetileno y del divinilacetileno, una sustancia que se convertía en un compuesto elástico similar al caucho o goma elástica. 

En abril de 1930 uno de los ayudantes de Carothers, Arnold M. Collins, aisló un nuevo compuesto líquido, Cloropreno, que espontáneamente se polimeriza para producir un sólido gomoso. El nuevo polímero inicialmente se llamó Dupreno para posteriormente cambiar a Neopreno y es similar químicamente al caucho natural, lo que animó a DuPont para explotarla y se convirtió en el primer éxito de este laboratorio, aunque comercialmente no fue competencia para el caucho natural debido a sus altos costos de producción; hoy en día es ampliamente conocido en los trajes para submarinistas.

Poco después del desarrollo del Neopreno, el equipo de investigación vuelve a sus esfuerzos en pro de una fibra sintética que pudiera sustituir a la seda. Japón era la principal fuente de la seda y las relaciones comerciales entre los dos países se estaban deteriorando por la inminente guerra que se avecinaba.

Carothers junto a otro colaborador Julian W. Hill, crearon una fibra sintética fuerte y elástica en base a la reacción de glicoles y ácidos dibásicos con ácidos fuertes a presión reducida; Wallace estaba a punto de desarrollar el Poliéster (PET), pero lo veía problemático para un textil, debido a que tenían bajo punto de fusión y una alta solubilidad en disolventes. Después de algunos intentos suspendió esta línea de investigación; esta decisión tuvo la consecuencia de que más tarde DuPont tuvo que comprar la patente del Poliéster a la Imperial Chemical Industries (ICI) para poder comercializarla en los Estados Unidos.

DuPont animó a Carothers para no rendirse en el campo de las fibras sintéticas, y a principios de 1934 él y su equipo utilizaron las aminas en lugar de glicoles para producir poliamidas en vez de poliésteres. Las poliamidas son proteínas sintéticas y son más estables que los poliésteres, que son estructuralmente similares a las grasas y aceites naturales.

Nylon obtenciónCarothers como buen científico tenía la costumbre de numerar sus especímenes; en este caso lo hizo en base al número de átomos de carbono que contenían los reactivos. El 28 de Febrero de 1935 le tocó el turno al espécimen número 66 el cual estaba constituido por la resina del ácido adípico y hexametilendiamina. Hill, el asistente de Carothers, observa que del polímero fundido se pueden extraer fibras con apariencias sedosas, a continuación hizo un importante e inesperado descubrimiento: una vez enfriados estos filamentos podían ser estirados para formar fibras muy fuertes. Esto atrajo su atención y la de los otros que trabajaban con él y se cuenta que un día, mientras Carothers había ido al centro de la ciudad, Hill y sus compañeros intentaron ver lo lejos que podrían llegar estirando una de estas muestras. Tomaron una bola pequeña en una varilla de agitar, bajaron corriendo al vestíbulo y la estiraron formando una larga cuerda. Mientras hacían esto, notaron la gran apariencia sedosa de los filamentos extendidos y se dieron cuenta que con el proceso efectuado la resistencia del producto se incrementó; supusieron que lo que estaba ocurriendo a nivel molecular, es que estaba ocurriendo una reorientación de las moléculas.

El grupo de Carothers  descubrió una fibra de poliamida excepcional; su primera aplicación fue en cepillos de dientes y la fibra se le conoció como Tiber 66 hasta septiembre de 1938.

Con respecto al origen del nombre Nylon ( Nailon en español), hay varias y curiosas versiones entre las cuales tenemos:

-          Había dos ciudades en las que se esperaba que tuviese gran éxito este invento, y por las cuales le pusieron el nombre a la fibra: New York(Ny) y Londres(Lon).

-          Otros dicen que su nombre no es un juego de palabras; que no hace referencia a dos ciudades (Nueva York y Londres), que conjugadas en idioma inglés dan como resultado NyLon, sino que según John W. Eckelberry (DuPont), “nyl” es una sílaba elegida al azar y “on” es en inglés un sufijo de muchas fibras.

-          Otra versión dice que el nombre debería haber sido “no-run”, indicando que las medias hechas por este material no se rompían con facilidad pero por razones jurídicas fue cambiado a Nylon.

-          Otra leyenda atribuye el nombre a abreviaciones de exclamaciones como “Now You Lousy Old Nipponese“ (o “Now You Look Old Nippon“) como sustituto de la seda y en contra de los japoneses que habían ocupado a China en la Segunda Guerra Mundial.

El Nylon, la primera fibra sintética con éxito, se hizo tan familiar para el mundo como la lana o la seda. Desafortunadamente, Wallace Hume Carothers murió demasiado pronto para ver el impacto que su invento tendría en la industria y la vida cotidiana. Se obsesionó con la idea de que el trabajo de su vida no tenía sentido; estuvo batallando con ataques de depresión hasta que el 29 de abril de 1937; dos días después de su cuadragésimo primer cumpleaños Wallace Hume Carothers se quitó la vida por el consumo de una ración de cianuro venenoso.

Dada la escasez de seda motivada a la Segunda Guerra Mundial, Dupont había decidido comercializar el nylon como sustituto de la seda en la medias para damas, dejando otras aplicaciones para más adelante. El Nylon entró en producción en 1939, y la presentación de las medias de Nylon en la Feria Mundial de Nueva York de ese año, fue una sensación, bajo el lema “tan fuerte como el acero, tan fino como una tela de araña”.

Dupont dentro de una gran estrategia de mercadeo decide registrar el proceso de fabricación del Nylon,  pero no lo registra como marca; de esta forma el nombre se convierte en un genérico sinónimo de medias. El 15 de mayo de 1940 durante su lanzamiento, la historia del Nylon da un salto abismal hacia su éxito: las mujeres hacían fila en las tiendas de todo el país para comprar estas medias hechas con un sustituto de la seda. Con un precio de un dólar el par, se vendieron 5 millones de pares ¡el primer día!

Con el inicio de la Segunda Guerra Mundial, el uso posiblemente banal del Nylon cambió; toda la producción fue orientada hacia la fabricación de paracaídas, sogas, ropa de combate, cauchos de aviones, redes, hamacas y balsas salvavidas. Culminada la Segunda Guerra, las ventas de medias de nylon regresaron a ritmos más altos, inclusive que antes de la guerra.

Después de la guerra, Dupont comenzó a desarrollar el Nylon para aplicaciones  industriales y de ingeniería. Registró la marca Zytel y la comercializó como resina de bajo peso, de alta resistencia al calor, y resistente a los corrosivos químicos.

Los Nylons han encontrado campos de aplicación como materiales plásticos en aquellos sectores o usos particulares donde se requiere más de una de las propiedades siguientes: alta tenacidad, rigidez, buena resistencia a la abrasión, buena resistencia al calor. Debido a su alto costo no han alcanzado, naturalmente, la aplicabilidad de materiales tales como polietileno o poliestireno, los cuales tienen un precio tres veces más bajo que el del Nylon.

Las aplicaciones de los Nylon en el área industrial, las podemos encontrar en: asientos de válvulas, engranajes, cojinetes, rodamientos, etc. El principal beneficio de elaborar esas piezas en Nylon, es que pueden funcionar sin lubricación y son silenciosas comparadas con las metálicas.

 

En el mundo del empaque, específicamente en el empaque flexible, las películas de Nylon son utilizadas por sus excelentes propiedades de resistencia química, resistencia a la penetración y resistencia térmica, lo cual permite la esterilización.

Las películas de Nylon o Poliamidas más utilizadas en envases flexibles destacan la PA6 y PA66; la PA66 mantiene un buen balance entre la resistencia mecánica, rigidez, resistencia a la temperatura y al desgaste. Sin embargo, la PA6 es más fácil de procesar por requerir menores temperaturas. Son muy comunes encontrarlas dentro de películas extruidas multicapas para el envasado de embutidos y quesos

Otro gran uso de las Poliamidas en envases flexibles  para productos alimenticios y farmacéuticos gracias a su resistencia a altas temperaturas, es la posibilidad de hervir la bolsa con los alimentos adentro o la esterilización del producto dentro de la bolsa en autoclaves. El Nylon laminado junto a otros materiales ha originado un material sustituto a los tradicionales envases de conservas de vidrio y latas metálicas; estos envases flexibles para conservas se conocen como empaques retortables.

Empaque retortable

 

 

 

 

 

 

 

 

Videos:

Chemistry Lesson Idea: What is Nylon and how is it made?

 

Bibliografía y Webgrafía:

Chemical Heritage Foundation:

http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistry-in-history/themes/petrochemistry-and-synthetic-polymers/synthetic-polymers/carothers.aspx

Biographical  memoir of Wallace Hume Carothers by Roger Adams. National Academy of Science:

books.nap.edu/html/biomems/wcarothers.pdf

Dupont.com:

http://www2.dupont.com/Phoenix_Heritage/en_US/1939_c_detail.html

http://www2.dupont.com/Phoenix_Heritage/en_US/1927_detail.html

 

The Nylon Drama: by David A. Hounshell and John Kenly Smith, Jr.

http://invention.smithsonian.org/centerpieces/whole_cloth/u7sf/u7materials/nylondrama.html

Plastics Historical Society:

http://www.plastiquarian.com/index.php?id=77

Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Vallalodid:

http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/nylon/Nylon_file/page0001.htm

Tecnologías de los Plásticos:

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/07/nylon.html

Wikipedia:

http://es.wikipedia.org/wiki/Wallace_Carothers

Inventors About.com:

http://inventors.about.com/od/nstartinventions/a/nylon.htm

California Polytechnic Pomona University:

http://www.csupomona.edu/~nova/scientists/articles/caro.html

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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.

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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).

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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

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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/

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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/

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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.

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Bibliografía y Webgrafía

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

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