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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