El Polipropileno

El Polipropileno, más popular
que la tapa del frasco…

Durante las guerras mundiales, habían interesantes descubrimientos pero si no tenían aplicación inmediata en el mundo bélico, se guardaban en una gaveta; después de la segunda guerra mundial, muchos científicos retornaban a la investigación libre que las prioridades de la guerra no le permitieron ahondar. Los recién descubiertos polímeros derivados del petróleo eran parte de esas investigaciones engavetadas por las guerras.

En el año de 1951 J.Paul Hogans y Robert Banks trabajando para la empresa estadounidense Phillip Petroleum (hoy en día Phillps 66, la cual es dueña del 50% de la acciones de Chevron Phillips Chemical) , estaban tratando de obtener gasolina en base a Propileno, lo cual no lograron, pero obtuvieron de su trabajo un catalizador (sustancia que acelera las reacciones químicas) que les permitió obtener una muestra de polipropileno, aunque en ese momento ni sus propiedades ni su catalizador lo hacía apto para un desarrollo industrial, con el tiempo permitió el desarrollo del polipropileno cristalino.

En paralelo a la Phillip Petroleum , la Standard Oil , por medio de Bernhard Evering y su equipo también estaban produciendo mezclas de Polipropileno y Polietileno en el año de 1950, utilizando un catalizador en base a molibdeno; los resultados fueron iguales de insatisfactorios a nivel industrial.

En 1954 el equipo dirigido por el alemán Karl Ziegler había obtenido el polietileno de alta densidad usando catalizadores organometálicos como las sales de Titanio y circonio; pero lo que no se percató inicialmente el equipo de Ziegler, era que también había obtenido Polipropileno.

Ese mismo año  en Italia, comenzó a experimentar con los catalizadores de Ziegler pero en vez de aplicarlos al Etileno lo hizo con el Propileno, obteniendo el Polipropileno Isotáctico; este tipo de Polipropileno de cadenas regulares, le confiere propiedades que han permitido su uso a nivel industrial y comercial.

Si bien no podemos decir que Giulio Natta fue el descubridor del Polipropileno, si podemos afirmar que Giulio fue el que lo desarrollo para su uso industrial. Evidentemente, se generaron varias disputas sobre los derechos de propiedad intelectual del polipropileno; entre las empresas estaban Montecatini (patrocinador de las investigaciones de Natta), el instituto Max Planck (Karl Ziegle), Phillips Petroleum, DuPont y Standard Oil; estas disputas retrasaron el desarrollo comercial del Polipropileno.

Los trabajos de investigación de Ziegler y Natta fueron recompensados en 1963 con el premio Nobel de Química.

En sus inicios el Polipropileno no podía competir comercialmente con el Polietileno por tener menos resistencia al calor y a la luz, así como su fragilidad a bajas temperaturas. El desarrollo de antioxidantes específicos solucionó la resistencia al calor y la luz mientras que el problema de la baja temperatura fue resuelto incorporando a la formulación del Polipropileno pequeñas cantidades de otros monómeros como por ejemplo el etileno.

Las características y propiedades del Polipropileno, lo hace propicio para una gran variedad de aplicaciones en diferentes sectores, pero resalta su uso en envases para medicamentos y alimentos que requieran procesos de esterilización o envasado en caliente; no podemos dejar pasar por alto que la mayorías de las tapas también son realizadas con este fabuloso y versátil polímero.

Bibliografía y Webliografía:

Enciclopedia Británica: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/469069/polypropylene

Chevron Phillips Chemical company:
http://www.cpchem.com/en-us/news/Pages/Plastics-Innovators-J–Paul-Hogan-and-Robert-L–Banks.asp

Chemical Heritage Foundation:
http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistry-in-history/themes/petrochemistry-and-synthetic-polymers/synthetic-polymers/ziegler-and-natta.aspx.

Wikipedia: http://www.wikipedia.com

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Orígenes de la Imprenta

La Imprenta, caballería

 de la revolución del conocimiento

 Es innegable que al hablar de los orígenes de la imprenta, el nombre que nos viene a la mente es el de Johannes Gutenberg, aunque él no inventó la imprenta…

Podríamos definir a Johannes Gutenberg,  como un emprendedor cuya idea de negocios llevó al mundo a una de las revoluciones más beneficiosas y pacíficas que se hayan visto: la del conocimiento; a pesar de que murió en total pobreza, su aporte a la humanidad trascenderá a todas sus vicisitudes.

El concepto de la impresión tiene sus orígenes en Asia Oriental alrededor del siglo II,  al desarrollar la impresión por Xilografía; este sistema de impresión consiste en grabar en planchas de madera las imágenes o textos a reproducir, para posteriormente entintar la madera y mediante presión transferirlo al papel (también recién desarrollado en China). Es obvio que no era posible reproducir muchos ejemplares por la poca resistencia de la madera.

El primer libro impreso conocido data del año 868 y fue descubierto en la cueva de Dunhuang en China en 1899; consta de un rollo de 16 pies de largo y un pie de alto, formado por hojas pegadas entre sí en un extremo.

A principios del siglo 13, más de 200 años antes de Gutenberg en Europa, los coreanos experimentan con los tipos móviles (caracteres prefabricados independientes o letras que se pueden arreglar en el orden correcto para un texto en particular y luego ser reutilizados para otro texto). A diferencia de los experimentos chinos anteriores con lo tipos móviles de cerámica, los coreanos desarrollaron el bronce, que es lo suficientemente fuerte para la impresión repetida, el desmantelamiento y restablecimiento de un nuevo texto.

Con esta tecnología los coreanos crean, en 1377, el primer libro conocido del mundo impreso con tipos móviles. Conocido como Jikji, es una colección de textos budistas, compilados como una guía para los estudiantes. Sólo el segundo de los dos volúmenes publicados sobrevive en la actualidad en la Biblioteca Nacional de Francia.

Los coreanos en este momento estaban utilizando la escritura china, por lo que tienen el problema de un número inmanejable de caracteres. Resuelven esto en 1443 con la invención de su propio alfabeto nacional, conocido como han’gul. Por una de las extrañas coincidencias de la historia es precisamente la década en la que Gutenberg está experimentando con tipos móviles muy lejos, en Europa, que ha contado con la ventaja de un alfabeto para más de 2000 años.

La Xilografía se desarrolla también en Europa, no está muy claro si por iniciativa propia o fue traída de China, El sistema se utilizaba para imprimir hojas sueltas como: estampas de santos, calendarios, naipes, entre otras. La técnica tuvo su auge con el uso de los tipos removibles y  hacia 1430 en Holanda y Alemania se imprimen los primeros libros xilográficos; para esas fechas ya se utilizaban los tipos o caracteres removibles de latón, cobre y plomo.

Si para 1430 ya se imprimían libros, ¿cuál fue el aporte de Gutenberg? Simple, su aporte fue tener como proyecto la posibilidad de hacer impresiones masivas de la Biblia (el best seller del momento), en menos tiempo y con la misma calidad de los libros hechos en los monasterios.

Conozcamos algo sobre la vida de Johannes Gutenberg. Nació en Mainz (Maguncia), en el suroeste de Alemania, hacia el año 1400, en el seno de una familia burguesa acomodada. Es bastante probable que recibiese aprendizaje como grabador o como orfebre, conocimientos que le resultaron de gran utilidad para el desarrollo de su invento.

Hacia 1438 estaba trabajando a pleno rendimiento en Estrasburgo en el desarrollo de su idea. Sabemos que esto es así porque, cuando uno de sus socios murió, dejó una deuda pendiente con Gutenberg que tuvo que resolverse mediante un proceso judicial cuyas actas se conservan; en ellas se habla de plomo, de una prensa y de varias matrices, y uno de los testigos hace mención de ellas como «de cosas relativas a la impresión». Se ignora hasta dónde llegó Gutenberg con sus experimentos en Estrasburgo, ciudad que abandonó en 1444.

En 1448 Gutenberg regresó a Maguncia, donde obtuvo un préstamo de 800 florines del rico comerciante Johann Fust. Un año después (1449) publicó el Misal de Constanza, primer libro tipográfico del mundo. Parece ser que Gutenberg se había propuesto la edición de 150 ejemplares de la Biblia, para lo cual necesitaba más capital. En 1452 volvió a acudir a Fust, al que de nuevo solicitó un préstamo de otros 800 florines. La edición del Misal debió ser un buen argumento para convencer a Fust de la viabilidad del proyecto; tanto es así que una de las condiciones del préstamo fue que Gutenberg tomara como aprendiz en su taller a Peter Schöffer, antiguo copista y dibujante de iniciales en París. El papel de Schöffer era actuar como “hombre de confianza” de Fust, así como aprender el nuevo sistema. Parece ser que Gutenberg calculó mal los tiempos de producción y en 1455 Fust solicitó la devolución del préstamo. Al no poderlo hacer efectivo tuvo que dar en pago el taller, con lo que se vio reducido a la indigencia. Fust y Schöffer le habían echado del negocio, pero podemos decir que obtuvo su pequeña venganza, pues para poder subsistir se dedicó a vender el secreto de su invento, con lo que parte del gran negocio (vender libros industriales como libros artesanales) se vino abajo. No obstante, siguió siendo una buena inversión, y en 1456 Fust y Schöffer publicaron la Biblia, conocida como la Biblia de las 42 líneas, (por ser éste el número de líneas por página), o Biblia de Gutenberg (aunque sus editores fueron Fust y Schöffer) en dos tomos. Se calcula que se llegaron a imprimir unos 180 ejemplares (45 en pergamino y 135 en papel). Las capitulares se hicieron a mano, siguiendo la técnica medieval de iluminación de manuscritos, por lo que cada ejemplar puede considerarse único.

 

A pesar de haberse develado el secreto, la Biblia de las 42 líneas fue un gran éxito editorial, y se vendió a muy buen precio a altos cargos del clero e incluso un ejemplar fue vendido al Vaticano. Gutenberg no percibió ni un florín. Murió en 1468 como un triste empleado del conde Adolfo de Nassau. Fue enterrado en la iglesia que los monjes franciscanos poseían en Maguncia. Esta iglesia fue destruida en 1793, y la tumba de Gutenberg desapareció con ella. Sobre su emplazamiento pasa actualmente una calle que, por ironías del destino, lleva el nombre de Peter Schöffer.

El gran logro de Gutenberg  fueron sus inventos, pues  le ayudaron a transformar los lentos, tediosos y artesanales procesos de impresión de su época en un proceso mucho más productivo.

Ahora, veamos cuáles fueron esos inventos:

1)    Sus conocimientos de orfebrería, le permitieron desarrollar un sistema rápido y simple de elaboración de los tipos móviles por fundición de metales en moldes. Elaborando cada letra, minúscula, mayúscula, signos de puntuación y lo más importante, garantizando que cada letra tuviese la misma altura.

2)    La utilización del latín como idioma de impresión facilitó el proceso de composición de palabras los idiomas Chinos y Árabe utilizan muchos caracteres y muy complicados para formas palabras.

3)    La utilización de diferentes tablillas como guía para armar las palabras, logrando una excelente alineación y espaciado de las letras individuales, así como la buena sujeción de las letras durante la transferencia de la tinta al papel.

4)    La transformación de una prensa de vinos a una prensa que ofrecía una presión uniforme y controlada en toda la hoja de impresión.

5)    Diseñar el proceso de impresión, de forma que permitiese completarla con otros colores e ilustraciones, dando origen a la composición o montaje que conocemos hoy en día. Este aspecto lo podemos apreciar en la elaboración de la Biblia, donde el texto se imprime en negro pero las primeras letras de cada párrafo son hechas a mano en otro color y además las páginas son adornadas con ilustraciones coloreadas a mano.

Aunque Gutenberg no inventó la imprenta, ni los tipo o caracteres móviles, sus inventos perfeccionaron el proceso de impresión al brindar la posibilidad de realizar múltiples impresiones; esto permitió el desarrollo de la producción de libros en forma masiva, originando una revolución cultural dentro de una sociedad que recién salía del oscurantismo y estaba ávida de conocimiento.

A nivel de los empaques, las invenciones de Gutenberg fueron los primeros pasos a los sistemas de impresión que hoy en día se utilizan para etiquetas, cajas, latas y empaques flexibles.

 

Videos:

Johannes Gutenberg y la imprenta .Genios e inventos de la humanidad.wmv

 

Bibliografía y Webliografía:


Gutenberg: The man of the millennium: http://www.gutenberg.de/english/erFindun.htm

The Cult: http://www.thecult.es/Arte/historia-del-grabado/De-la-xilografia-a-la-litografia.html.

Biografías y Vidas: http://www.biografiasyvidas.com/monografia/gutenberg/imprenta.htm

Portal planeta Sedna: http://www.portalplanetasedna.com.ar/la_imprenta.htm

History World.net:

http://www.historyworld.net/wrldhis/PlainTextHistories.asp?ParagraphID=fmf#ixzz3VmRQLBME.

Artes Gráficas G3: http://www.artesgraficasg3.es/una-historia-de-la-imprenta/

Wikipedia: www.wikipedia.com

Historia y Arqueología .com: http://www.historiayarqueologia.com/profiles/blogs/diez-textos-incre-bles-de-nuestro-pasado

 

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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.
 

Bibliografía y Webgrafía 

The Story of Polythene by Robert H. Olley

http://www.independent.co.uk/news/science/polythenes-story-the-accidental-birth-of-plastic-bags-800602.html

Plastic Historical Society: http://www.plastiquarian.com/index.php?id=86

History of the World: the first piece of polythene:

http://news.bbc.co.uk/local/manchester/hi/people_and_places/history/newsid_9042000/9042044.stm

EDN Network:

http://www.edn.com/electronics-blogs/edn-moments/4410771/Polyethylene-synthesis-is-discovered–again–by-accident–March-27–1933

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

Wikipedia: http://www.wikipedia.org/

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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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