¿QUÉ ES EL PLÁSTICO?
Los plásticos son polímeros orgánicos constituidos por una gran variedad de compuestos sintéticos o semisintéticos: derivan de la propiedad de plasticidad, por lo cual al estar expuestos a altas temperaturas adquieren características como flexibilidad y fácil manejo antes las necesidades de moldeo de toda clase de productos. El plástico es un material de alto peso molecular, comúnmente sintetizado a partir de derivados petroquímicos e incluso obtenidos en menor cantidad a partir de bacterias y fuentes renovables. Actualmente es un componente moderno fundamental en la vida del ser humano, pues la capacidad que lo constituye para deformarse sin que se rompa ha sido la base de la fabricación de múltiples productos
ORÍGEN Y DESCUBRIMIENTO
El plástico, tuvo origen en los Estados Unidos, alrededor del año 1860, cuando a través de un concurso por hallar un material suplente al marfil, John Hyatt quien adquirió la patente Británica de Alexander parkes, el creador de la parkesina, dio a conocer su experimento basado en dichos conocimientos previos, el cual denomino “celuloide” (material plástico de nitrato de celulosa, que se obtiene usando nitrocelulosa y alcanfor). Dicho material se emplearía en la fabricación de distintos objetos como lentes, películas cinematográficas e incluso abarcaría la industria cinematográfica a fines del siglo XIX. El celuloide fue el principal precursor del plástico y el que permitió a Leo Baekeland completar su invento de la baquelita, la cual fue considerada como el primer plástico termoestable. Era aislante, resistente al calor moderado, a ácidos y al agua. Su fama creció rápidamente y ya para 1930 los científicos estaban creando los polímeros modernos que ahora dominan la industria.
HISTORIA
El ser humano siempre ha estado en la búsqueda y en el encuentro de todo tipo de materias y componentes que generen un avance y aporte a la fabricación de múltiples herramientas que podían llegar a facilitar nuestra vida. La historia del plástico se ve sometida a la evolución desde tiempos remotos, hace cientos de años su trayecto histórico dio comienzo, específicamente en el momento en que se descubrió que algunas resinas y componentes naturales podían llegar a usarse para elaborar objetos de uso práctico. Algunos de estos elementos fueron el betún, la goma de mascar y la laca, los cuales contenían propiedades plásticas intrínsecas. Más adelante, se comenzó la modificación química de ciertos componentes como lo fue el caso del caucho, la nitrocelulosa y el colágeno, que eran extraídos de cierta variedad de árboles. Se tiene conocimiento acerca del uso que ya le daban otros países a estos elementos como por en el caso de China, Egipto, India, Grecia y Babilonia. Sin embargo también existían algunas resinas que poseían una aplicación y una capacidad de uso bastante limitado, como lo llego a ser en algún momento el caucho, material que fue descubierto en América antes de la llegada de Cristóbal Colon. El caucho al que también se le conocía como hule, fue una de las fuentes motivadoras más importantes para la investigación, pues luego de años de trabajo en base al mismo se llegaron a obtener resinas semisintéticas, las cuales fueron obtenidas por medio de tratamientos químicos y físicos de resinas naturales que permitieron en base a su estudio. Se podría decir que la primera resina semisintetica nació a manos del estadounidense Charles Goodyear en el año 1839, quien de forma accidental a través del proceso de vulcanización (proceso en el que se calienta el caucho crudo en presencia del azufre para obtener un componente más rígido y resistente al frio) consiguió un resultado con gran resistencia a los cambios de temperatura y esfuerzos mecánicos. Cabe resaltar que hace más de 3500 años, según un estudio la cultura de los olmecas, llevo a cabo un proceso similar con la intención de fabricar pelotas para los juegos realizados por los pueblos precolombinos mesoamericanos en ese entonces. Por supuesto, con la diferencia de que este proceso empleo materiales y sustancias de origen natural.
A mediados del siglo XIX, en el año 1850, en medio de varios experimentos Alexander parkes, un inventor británico y profesor de ciencias en Birmingham, que había estado estudiado el nitrato de celulosa obtenido en 1845 descubrió un nuevo material que se podía usar en su estado sólido y fluido, el cual en vez de rígido era flexible, resistente al agua y fácil de manejar, este material fue denominado parkesina, obtenida mediante la reacción de la celulosa con ácido nítrico y sulfúrico. En esencia era nitrocelulosa ablandada con aceites vegetales y alcanfor. Sin embargo, debido a su elevado costo de producción no fue muy comercial.
Alrededor del año 1860 en los Estados Unidos surge el celuloide, invento realizado por el estadounidense John Hyatt, quien patento los conocimientos de parks y los avances previos conseguidos en base a la parkesina, es allí cuando tras la búsqueda de un material sustituto del marfil durante un concurso, se logra este componente, precursor esencial de lo que hoy en día conocemos como plástico. Hyatt descubrió la particularidad del alcanfor en la plasticidad, y con ello se empezaron a crear toda clase de productos como películas fotográficas, envases y peines.
A partir de dicho suceso, la industria empezó a sacer sus necesidades con algunas productos que contaban con las propiedades del celuloide, entonces se dieron los termoplásticos. En el año 1872 se realiza en un laboratorio la primera polimerización del cloruro de vinilo, obteniendo de dicha forma el PVC (policloruro de vinilo). Los conocimientos que fueron adquiridos gracias a la parkesina y el celuloide representaron el comienzo de una innovación y nuevo material, no obstante las estructuras químicas moleculares de los mismos eran desconocidas por lo cual surgieron distintas hipótesis al respecto. La primera de ellas se desarrolló en 1877 por Friedrich Kekulé, al sugerir la posibilidad de que estas sustancias orgánicas estuvieses compuestas por macromoléculas con propiedades especiales. En 1907 surge el primer polímero completamente sintético, fabricado por el químico estadounidense Leo Baekeland, el cual se denominó “la bakelita”. La Bakelita es una resina de fenolformaldehido considerada el primero polímero termoestable, proviene de la mezcla entre fenol y el gas formaldehido en presencia de un catalizador, fue perfeccionada tras haber sido estudiada y no concretada por Adolf Von Baeyer en 1872.En 1915 se descubre la copolimerización, la cual consistía en la formación de polímeros por el encadenamiento molecular de 2 o más monómeros con diferente naturaleza y en 1927 la Unión Carbide Chemicals Americana genero los primeros copolímeros. Entre el año 1930 y 1935 debido a la segunda guerra mundial y la escases de material para abastecer las necesidades de la sociedad se dieron a conocer otros tipos de polímeros plásticos con el fin de poder ampliar su rango práctico. La industria poco a poco empezó a producir a gran escala materiales como el rayón ( 1891),el celofán (1900), el teflón (1938) y el nylon ( 1933) etc...
El siglo XX sin duda, puede llegar a ser considerado como el inicio de “la era de los plásticos” puesto que su producción y consumo ha ido en constante crecimiento a lo largo de este tiempo. Muchas instituciones laboraron arduamente para crear nuevos plásticos que cumplieran con las propiedades adecuadas y que facilitasen su ámbito de aplicación. Otro momento de gran interés en la historia de los plásticos aconteció en el 1952 cuando K. Ziegler y G. Natia descubrieron que el etileno en fase gaseosa resultaba muy lento ara reaccionar, asi que juntos logran su polimerización de forma rápida por contacto con determinadas sustancias catalizadoras a presión normal y temperatura baja. Durante la década del 70 se fabrican algunos plásticos mediante nuevos procesos, dentro de los cuales destacan las “resinas reactivas” como lo son: poliésteres insaturados, resinas epoxi, principalmente poliuretanos. En la actualidad son abundantes la cantidad de plásticos que nos rodean, este material es algo vital en la sociedad y por tanto su producción y consumo siempre va en aumento. El desarrollo científico e investigaciones de este polímero hoy en día se basa en la modificación de aquellos plásticos que ya han sido fabricados, el cambio en su estructura química, la combinaciones posibles con otros polímeros, entre otros procesos
Otros acontecimientos históricos:
1600 (Antes de nuestra Era) Culturas mesoamericanas procesan el caucho natural en diversos objetos sólidos por primera vez
1839 Goodyear desarrolla la vulcanización del caucho.
1909 Baekeland obtiene la primera resinas fenólica sintética, baquelita.
1926 Se introducen los alquídicos y resinas aminas. La anilina-formaldehído es introducida en EE. UU.
1928 Se introduce la urea-formaldehído comercialmente.
1931 Hyde comienza a investigar sobre polímeros de organosilicio.
1933 Ellis patenta resinas de poliéster insaturado.
1935 Henkel fabrica resinas de melamina-formaldehído.
1937 Se introduce por primera vez un sistema de moldeo de plásticos por compresión. Se producen los poliuretanos por primera vez.
1938 Se introduce la melamina comercialmente.
1939 Primera patente (en Alemania) de resina epoxi.
1941 Se introduce un poliéster tipo uretano en Alemania.
1942 Dow Corning fabrica silicona industrialmente.
1943 Castan patenta una resina epoxi.
1946 Se introducen elastómeros de poliuretano.
1947 Se introduce comercialmente resina epoxi.
1954 Se introduce el poliuretano en EE. UU.
1957 Se introduce poliéter tipo uretano es en EE. UU.
1964 Se introducen poliimidas como un producto fabricado.
Según las estadísticas realizadas durante el 2018 y que prevalecen en la actualidad. El continente asiático produce más de la mitad de los plásticos del mundo (un 51%). China, es la responsable del 30% de la producción mundial de plásticos, fabrica aproximadamente 77 kg por capital, mientras que el resto de Asia produce alrededor de 68 kg.. Japón, con el 4% del plástico mundial en 2018, es el segundo país con más residuos de envases de plástico en el mundo, por detrás de Estados Unidos, según la ONU.
PAISES PRODUCTORES DE PLÁSTICO
Los países europeos y del TLCAN (Canadá, Estados Unidos y México), sólo fabricaron el 17% y el 18% del plástico mundial en 2018, respectivamente. Sin embargo, esto equivale a 111 kg por persona para la primera región y 132 kg por persona para la segunda.
En nuestro continente, la producción de materias primas plásticas se redujo un 4,20% al pasar de los 64,4 millones de toneladas de 2017 a los 61,8 millones del pasado año.
A nivel geográfico, Asia concentra el 51% de la producción mundial de plásticos. China es el mayor productor de plástico con un 30% del total. Tras Asia se sitúa la región NAFTA ( America del Norte) con el 18%; seguida muy de cerca por Europa, con el 17%.
En Europa durante 2018, más de dos tercios de la demanda de plásticos se concentró solo en seis países: Alemania (24,6%), Italia (13,9%), Francia (9,4%), España (7,6%), Reino Unido (7,3%), y Polonia (6.8%).
En 2018, la región de Oriente Medio y África concentró el 7% de la producción mundial de plásticos. Latinoamérica, por su parte, produjo el 4% de todos los plásticos a nivel mundial, y los países del área CIS, el 3%.
TEMPERATURA
La temperatura del plástico depende del calor al cual haya sido expuesto. La mayoría de plásticos presentan poca resistencia ante temperaturas muy elevadas y en base a su estructura y comportamiento frente al calor se suelen clasificar en: termoestables, termoplásticos y elastómeros. Su temperatura de procesamiento está asociada con la temperatura de transición de los polímeros.
TERMOESTABLES: Son aquellos que solamente son blandos al ser expuestos
a cierta temperatura y calor por primera vez. Después de que se enfrían, la
forma sólida que adoptan es prácticamente indeformable ante transformaciones
posteriores. su fusión es imposible y la temperatura no suele afectarlo demasiado,
se considera un material muy compacto y duro, insoluble para la mayoría de los
solventes. Puesto que gracias a su resistencia no se ablandan fácilmente son
muy usados en entornos y ámbitos que requieren exposición a altas temperaturas.
TERMOPLÁSTICOS: Este tipo de plástico se funde cuando se calienta,posee
una maleabilidad mucho más fácil, pues al ejercer presión y calor en el se
pueden ablandar y deformar fácilmente. Entre los métodos más usados para
su manufactura se encuentran la inyección, extrusión y termoformado.
ELASTÓMEROS: Generalmente son caracterizados por su gran elasticidad,
son extremadamente blandos y su temperatura de trabajo la mayoría de
las veces es la ambiente.
DE DÓNDE Y CÓMO SE OBTIENE?
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La obtención y elaboración de plásticos se puede dar según la naturaleza de sus componentes. Generalmente, los materiales plásticos son de origen petroquímico, lo cual quiere decir que se elaboran a partir del petróleo.De tal modo que por medio de ciertos procesos de destilación, polimerización y catalización su resultado permite la creación de múltiples artículos con diferentes aplicaciones.
También existen plásticos naturales o de origen renovable, como el poliácido láctico, e incluso el celuloide, cuya fuente es el almidón de algunas especies gramíneas o tubérculos con altas concentraciones del material.
Plásticos naturales: Se obtienen directamente de materias primas vegetales (por ejemplo, la celulosa, el celofán y el látex) o animales (como la caseína, una de las principales proteínas de la leche de vaca).
Plásticos sintéticos:Se elaboran a partir de compuestos derivados del petróleo, el gas natural o el carbón. La mayoría de los plásticos pertenecen a este grupo.
látex que sirve para fabricar el caucho
Algunos materiales sintéticos
La fabricación del plástico aplica 4 procesos básicos:
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La recolección de la materia prima a utilizar.
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Síntesis del polímero básico
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Obtención del polímero como un producto utilizable industrialmente.
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Moldeo o deformación del plástico hasta su forma definitiva.
La polimerización es el primer paso en la elaboración de plásticos; esta cuenta de dos técnicas básicas para su concepción, las reacciones de condensación y las de adición. Para la conservación de los polímeros y la obtención de cualidades determinadas en los mismos se usan distintas clases de aditivos, entre los que están:
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Antioxidantes, cuya función es preservar el polímero de degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono.
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Estabilizadores, cuyo objetivo es resguardarlos de la intemperie.
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Los plastificantes producen un polímero más flexible.
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Los lubricantes reducen la fricción.
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Los pigmentos colorean los plásticos.
