El Poliestireno

Poliestireno –  El Polímero de las mil caras-

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Científicos de IG Farben en 1929 

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

Publicidad Styron

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

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

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

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

Publicidad styropor

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

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

Styropor ejemplo

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

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

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

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

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

Ejemplo Poliestireno alto impacto

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

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

Bibliografía y Webgrafía

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

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

“Enciclopedia del Plástico 2000”; Centro Empresarial del Plástico

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

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

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

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

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

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

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

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

Wikipedia:  http://www.wikipedia.org

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