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refinacion de polimeros y plasticos
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Introducción
Los polímeros son un tipo importante de materiales de los que se vale
el ingeniero, son de estructura polimérica.
Un polímero es una molécula de gran tamaño formada por la
combinación de muchas moléculas pequeñas y simples llamadas monómera.
Los polietilenos son importantes polímeros olefínicos que cada año
van alcanzando un crecimiento más significativo. La combinación de
propiedades útiles, fabricación fácil y buenos aspectos económicos ha
originado que se les considere como materiales comerciales. Son resinas
termoplásticas producidas mediante procesos a alta y baja presión en los
que se usan varios sistemas catalíticos complejos. Como resultado se
obtienen varias familias de polímeros (de baja densidad, de baja densidad
lineal y de alta densidad), cada uno con características muy diferentes de
comportamiento y cualidades técnicas.
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PRODUCCIÓN DE POLÍMEROS Y PLÁSTICOS.
Aspectos termodinámicos.
• Los plásticos se deforman plásticamente calentándolos entre 80 y
200 ºC y no pierden sus propiedades. A la temperatura ambiente son sólidos
y dúctiles.
• En la colada por inyección los polvos de plástico se inyectan a través
de una tobera dosificadora en un molde refrigerado, donde solidifican muy
rápidamente y toman la forma del mismo.
• El estirado por aspiración (moldeado al vacío) es una conformación
por tracción. Es muy apropiada para piezas planas de gran superficie. La
matriz está conectada mediante orificios a una cámara de depresión. Al abrir
una válvula, la plancha de plástico caliente es atraída hacia la matriz por la
presión atmosférica, y enfriada.
• La embutición profunda con punzón, es un procedimiento de tracción y
compresión especialmente apropiado para fabricar piezas redondas, por
ejemplo tubos. La plancha de plástico calentada es conformada por el
punzón frió descendente. Para obtener un espesor de pared uniforme se
calienta el plato de la matriz y el pisador. En este sistema es necesaria una
exacta regulación de la temperatura de ambas piezas.
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Los plásticos pueden adoptar un estado sólido termoelástico y
termoplástico. El plástico sólido es apropiado para trabajos de corte (limado,
aserrado, fresado, taladrado, torneado y punzonado). Si se calienta el
plástico sólido, en el intervalo de la temperatura de reblandecimiento o de
congelación (símbolo ET), la resistencia disminuye repentinamente. El
material pasa de un estado termoelásticos semejante a la goma y se deforma
fácilmente. En este intervalo se produce la conformación por plegado,
estirado, embutición profunda y estampado. Mediante enfriamiento posterior
por debajo de la temperatura de congelación, la pieza adopta una forma
estable. Si la pieza conformada se calienta de nuevo por encima del límite
ET, entonces actúan en el material fuerzas residuales. Esto motiva que, por
ejemplo, un tubo adopte de nuevo la forma de la plancha anterior a la
conformación.
Si se sigue calentando, el plástico pasa al intervalo de la temperatura
de fluencia (símbolo FT), o sea al intervalo termoplástico (fluido). Por encima
del límite FT tiene lugar la formación de brutos, como la colada, el prensado
en caliente, la estampación, extensión o unión, por ejemplo, soldadura. Las
piezas fabricadas en este intervalo tienen también forma estable en el
intervalo termoelástico.
Aspectos Cinéticos
Las propiedades de un polímero están relacionadas con su estructura,
es decir, con el tipo de átomos y la disposición de éstos en la
macromolécula. Sin embargo, para poder explicar las propiedades físicas de
un polímero hay que tener en cuenta no sólo los enlaces covalentes de su
estructura sino también las interacciones o fuerzas intermoleculares
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(atracciones dipolo-dipolo, uniones por puente de hidrógeno, fuerzas de van
der Waals) que mantienen juntas las cadenas poliméricas.
Los polímeros lineales, los que contengan ramificaciones cortas y
aquéllos con alta tacticidad podrán disponerse en una red cristalina
tridimensional, ya que el buen empaquetamiento de las cadenas poliméricas
favorecerá su acercamiento y la acción de fuerzas intermoleculares intensas
entre ellas. Por el contrario, cadenas laterales voluminosas y espaciadas
irregularmente impiden la cristalinidad.
En todo polímero existen zonas cristalinas y amorfas y el predominio
de una zona sobre la otra determinará el grado de grado de cristalinidad del
polímero, el cual es un factor importante en la determinación de sus
propiedades.
Las fibras sintéticas (poliésteres, poliacrilonitrilos, poliamidas,
poliuretanos) se caracterizan por estar formadas por macromoléculas
lineales y con grupos polares en su estructura. Son estos grupos los que
participan en las intensas atracciones que se generan entre las cadenas
poliméricas, manteniéndolas extendidas y evitando el deslizamiento de unas
sobre otras.
El calentamiento de los polímeros mencionados anteriormente
romperá las fuerzas que mantienen unidas las cadenas poliméricas,
permitiendo el deslizamiento de éstas y por consiguiente el ablandamiento
del polímero. Esta es una característica de los polímeros termoplásticos, los
cuales pueden ser moldeados al calentarlos. Las resinas o polímeros
entrecruzados, en cambio, están formados por una única molécula gigante
con uniones covalentes exclusivamente. El calentamiento de este tipo de
polímeros (termoestables) no conduce al ablandamiento sino a la formación
de más entrecruzamientos (nuevos enlaces covalentes) y finalmente a altas
temperaturas a la degradación del polímero.
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La acción de un solvente sobre un polímero dependerá de la
estructura de éste y de las características del solvente. Serán solventes
apropiados para disolver un polímero termoplástico aquéllos que puedan
formar fuertes enlaces secundarios (dipolo-dipolo, puente de hidrógeno y van
der Waals) con las cadenas del polímero, reemplazando las fuerzas de
atracción entre éstas.
De esta manera, solventes polares tenderán a disolver polímeros
polares, mientras que los no polares se disolverán en solventes no polares.
Por ejemplo, el alcohol polivinílico es soluble en agua y el poliestireno en
tolueno.
La solubilidad de un polímero en un solvente y a una temperatura
dada disminuirá con el aumento del peso molecular promedio del polímero.
Los polímeros entrecruzados (termoestables) no son solubles, ya que
un solvente no puede reemplazar enlaces covalentes en el polímero. Estos
polímeros, en cambio, pueden hincharse por acción de un solvente. El
aumento de volumen del polímero es una medida del grado de
entrecruzamiento de éste. Esta relación es inversa, ya que a menor
entrecruzamiento, mayor aumento de volumen.
Tecnología de producción y avances tecnológicos.
El plástico es considerado un material polimérico orgánico (compuesto
por moléculas orgánicas gigantes) que puede deformarse hasta conseguir
una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas
pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, cera y el caucho (hule)
natural o sintéticas, como el polietileno y el nylon.
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La fabricación de los plásticos y sus manufacturados implica cuatro
pasos básicos: obtención de las materias primas, síntesis del polímero
básico, obtención del polímero como un producto utilizable industrialmente y
moldeo o deformación del plástico hasta su forma definitiva.
Materias primas
En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de
resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la
cáscara de la avena), aceites de semillas y derivados del almidón o del
carbón. La caseína de la leche era uno de los materiales no vegetales
utilizados. A pesar de que la producción del nylon se basaba originalmente
en el carbón, el aire y el agua, y de que el nylon 11 se fabrica todavía con
semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con derivados
del petróleo.
Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como
abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo
tienen un límite, se están investigando otras fuentes de materias primas,
como la gasificación del carbón.
Síntesis del polímero
El primer paso en la fabricación de un plástico es la polimerización.
Los dos métodos básicos de polimerización son las reacciones de
condensación y las de adición. Estos métodos pueden llevarse a cabo de
varias maneras. En la polimerización en masa se polimeriza sólo el
monómero, por lo general en una fase gaseosa o líquida, si bien se realizan
también algunas polimerizaciones en estado sólido. Mediante la
polimerización en disolución se forma una emulsión que se coagula
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seguidamente. En la polimerización por interfase los monómeros se
disuelven en dos líquidos inmiscibles y la polimerización tiene lugar en la
interfase entre los dos líquidos.
Aditivos
Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para conseguir una
propiedad determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polímero
de degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono. De una
forma parecida, los estabilizadores lo protegen de la intemperie. Los
plastificantes producen un polímero más flexible, los lubricantes reducen la
fricción y los pigmentos colorean los plásticos. Algunas sustancias ignífugas
y antiestáticas se utilizan también como aditivos. Muchos plásticos se
fabrican en forma de material compuesto, lo que implica la adición de algún
material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz
de la resina plástica. Los materiales compuestos tienen la resistencia y la
estabilidad de los metales, pero por lo general son más ligeros. Las espumas
plásticas, compuestas de plástico y gas, proporcionan una masa de gran
tamaño pero muy ligera.
Forma y acabado
Las técnicas empleadas para conseguir la forma final y el acabado de
los plásticos dependen de tres factores: tiempo, temperatura y deformación.
La naturaleza de muchos de estos procesos es cíclica, si bien algunos
pueden clasificarse como continuos o semicontinuos.
Una de las operaciones más comunes es la extrusión. Una máquina
de extrusión consiste en un aparato que bombea el plástico a través de un
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molde con la forma deseada. La máquina de extrusión también realiza otras
operaciones, como moldeo por soplado o moldeo por inyección.
Otros procesos utilizados son el moldeo por compresión, en el que la
presión fuerza al plástico a adoptar una forma concreta, y el moldeo por
transferencia, en el que un pistón introduce el plástico fundido a presión en
un molde. El calandrado es otra técnica mediante la que se forman láminas
de plástico. Algunos plásticos, y en particular los que tienen una elevada
resistencia a la temperatura, requieren procesos de fabricación especiales.
Para la obtención de: Polietilenos: de alta y baja densidad; lineal
de baja densidad.
El polietileno, es el termoplástico más usado actualmente, se trata de
un plástico barato que puede moldearse a casi cualquier forma, extruirse
para hacer fibras o soplarse para formar películas delgadas.
El polietileno pertenece al grupo de polímeros denominados
poliolefinas. Estas provienen de hidrocarburos simples, compuestos por
átomos de carbono e hidrógeno y con dobles enlaces C=C.
Los productos hechos de polietileno van desde materiales de
construcción y aislantes eléctricos hasta material de empaque.
El polietileno se clasifica por su:
Densidad
Contenido de monómeros
Peso molecular
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Distribución del peso molecular
Índice de fluidez
Modificación
El criterio de clasificación más empleado es la densidad, según la
tecnología que se emplee se pueden obtener dos tipos de polietileno: el de
baja densidad y el de alta densidad.
Polímero de etileno de alta densidad
o Polietileno de alta densidad
o Polietileno de alta densidad alto peso molecular
o Polietileno de ultra peso molecular
Polímeros de etileno de baja densidad
o Polietileno de baja densidad
o Polietileno lineal de baja densidad
o Polietileno de muy baja densidad
o Etil vinil-acetato
A continuación se describen algunas características, los métodos de
obtención y algunas aplicaciones de cada uno:
Polietileno de alta densidad
Es un homopolímero con estructura lineal con pocas ramificaciones
que, además son muy cortas.
Se utilizan procesos de baja presión para su obtención y los
catalizadores utilizados son los de Ziegler-Natta (compuestos
organometálicos de aluminio y titanio). La reacción se lleva a cabo en
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condiciones de 1 a 100 kg/cm2 de presión y temperatura de 25 a 100!
C. la polimerización puede ser en suspensión o fase gaseosa.
Bolsas para mercancía, bolsas para basura, botellas para leche y
yogurt, cajas para transporte de botellas, envases para productos
químicos, envases para jardinería, detergentes y limpiadores, frascos
para productos cosméticos y capilares, recubrimientos de sobres para
correo, sacos para comestibles, aislante de cable y alambre,
contenedores de gasolina, entre otros.
Polietileno de alta densidad alto peso molecular (HMW-HDPE)
Se diferencia del de alta densidad convencional por su peso
molecular, el cual se encuentra entre 20,000 y 500,000 g/g-mol
La fabricación de este plástico puede ser por el método de Ziegler,
Phillips o fase gas.
El mayor porcentaje del HMW-HDPE es destinado a la fabricación de
película, debido a sus propiedades mecánicas y químicas. También es
usado en bolsas, empaque de alimentos y recubrimiento de latas,
tubería a presión, tubería para la distribución de gas, servicios
domésticos de agua y líneas de alcantarillado.
Polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE)
Este polímero es de alta densidad y elevado peso molecular: entre
tres y seis millones de gramos por cada gramo-mol, es decir
aproximadamente 10 veces más que un polietileno de alta densidad
alto peso molecular convencional.
Debido a sus propiedades singulares, las aplicaciones de este
polímero son diferentes a las de otros tipos, van encaminadas
principalmente a partes y refacciones de maquinaria, como: soleras de
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fricción, cintas guía, canales, cintas de desgaste, placas deslizantes,
tolvas y rodamientos, todillos o camisas de desgaste para minería,
recubrimientos para bandas transportadoras, ruedas y bujes, para
manejo de productos químicos: en bombas, filtros, partes para
válvulas, juntas y empaques.
Polietileno de baja densidad
El polietileno de baja densidad es un homopolímero muy ramificado
que tiene por unidad monomérica el etileno.
El polietileno de baja densidad se obtiene a partir del etileno gaseoso,
muy puro, se polimeriza en presencia de un iniciador (peróxido de
benzoilo, azodi-isobutironitrilo u oxígeno), a presiones de 1,000 a
3,000 atm y temperaturas de 100 a 300°C.
El mayor uso del polietileno de baja densidad es en el sector del
envase y empaque: bolsas, botellas compresibles para pulverizar
fármacos, envase industrial, laminaciones, película para forro, película
encogible y estirable, aislante para cables y conductores, tubería
conduit, película para invernadero, tubería de riego y sistemas de
irrigación.
Polietileno lineal de baja densidad
Es un copolímero que tiene moléculas con pocas ramificaciones y
éstas son muy cortas, la referencia es que prácticamente no tiene
ramificaciones.
En productos como: bolsas para pañal, costales para productos a
granel, costales de uso pesado, bolsa de basura, película estirables,
geomembranas y película para envase y empaque en general.
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Polietileno de muy baja densidad
Familia de copolímeros lineales de etileno. Ofrecen buena flexibilidad
comparada con otros materiales como el EVA etilén-acetato de vinilo),
PVC flexible entre otros, con la ventaja de una resistencia mecánica y
química.
Estas poliolefinas se producen por copolimerización de etileno con
otras alfa-olefinas, tales como buteno, hexeno, octeno y propileno, por
el proceso fase gas o en solución.
Como película estirabe, película encogible, empaque de productos
médicos, adhesivo en coextrusiones, modificadores de impacto.
Etil-vinil acetato
Es un material termoplástico de la familia de las olefinas, mejora las
propiedades de flexibilidad y transparencia del polietileno de baja
densidad.
Película termoaislante para invernaderos y túneles, lámina, perfiles,
tubería, recubrimiento de cables y espumas microcelulares, sandalias
para baños, chupones para biberón, llaveros y rompecabezas
Polipropileno.
El polipropileno es un termoplástico semicristalino, que se produce
polimerizando propileno en presencia de un catalizador estereo específico. El
polipropileno tiene múltiples aplicaciones, por lo que es considerado como
uno de los productos termoplásticos de mayor desarrollo en el futuro. Es un
producto inerte, totalmente reciclable, su incineración no tiene ningún efecto
contaminante, y su tecnología de producción es la de menor impacto
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ambiental. Esta es una característica atractiva frente a materiales
alternativos.
La polimerización catalítica del propileno fue descubierta por el italiano
Giulio Natta en 1954 y marcó un notable hito tanto por su interés científico,
como por sus importantes aplicaciones en el ámbito industrial. Empleando
catalizadores selectivos, se obtuvo un polímero cristalino formado por la
alineación ordenada de moléculas de propileno monómero. Los altos
rendimientos de reacción permitieron su rápida explotación comercial.
Aunque el polipropileno fue dado a conocer a través de patentes y
publicaciones en 1954, su desarrollo comercial comenzó en 1957 y fue
debido a la empresa italiana Montecatini. Pocos años más tarde, otras
empresas, entre ellas I.C.I. y Shell fabricaban también dicha poliolefina.
Este descubrimiento impulsó la investigación de los sistemas
catalíticos estereoespecíficos para la polimerización de olefinas y le otorgó a
Natta, junto al alemán Karl Ziegler, el premio Nobel de química en 1963.
Hoy en día el polipropileno es uno de los termoplásticos más vendidos en el
mundo, con una demanda anual estimada de 40 millones de toneladas. Sus
incrementos anuales de consumo han sido próximos al 10% durante las
últimas décadas, confirmando su grado de aceptación en los mercados.
La buena acogida que ha tenido ha estado directamente relacionada
con su versatilidad, sus buenas propiedades físicas y la competitividad
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económica de sus procesos de producción. Varios puntos fuertes lo
confirman como material idóneo para muchas aplicaciones:
Baja densidad
Alta dureza y resistente a la abrasión
Alta rigidez
Buena resistencia al calor
Excelente resistencia química
Excelente versatilidad
Por la excelente relación entre sus prestaciones y su precio, el
polipropileno ha sustituido gradualmente a materiales como el vidrio, los
metales o la madera, así como polímeros de amplio uso general (ABS y PVC).
Las principales compañías petroleras del mundo producen
polipropileno, bien sea por participación directa, o por medio de filiales. En el
transcurso de los últimos años el volumen de negocio del polipropileno ha ido
creciendo de manera significativa, tanto en el mundo como dentro del grupo.
Estructura del polipropileno
Estructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno, sólo que
uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo.
El polipropileno fabricado de manera industrial es un polímero lineal,
cuya espina dorsal es una cadena de hidrocarburos saturados. Cada dos
átomos de carbono de esta cadena principal, se encuentra ramificado un
grupo metilo (CH3). Esto permite distinguir tres formas isómeras del
polipropileno:
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Isotáctica
Sindiotáctica
Atáctica
Estas se diferencian por la posición de los grupos metilo-CH3 con
respecto a la estructura espacial de la cadena del polímero.
Las formas isotácticas y sindiotácticas, dada su gran regularidad,
tienden a adquirir en estado sólido una disposición espacial ordenada,
semicristalina, que confiere al material unas propiedades físicas
excepcionales. La forma atáctica, en cambio, no tiene ningún tipo de
cristalinidad. Los procesos industriales más empleados están dirigidos hacia
la fabricación de polipropileno isotáctico que es el que ha despertado mayor
interés comercial.
Mecanismo de reacción
La polimerización del propileno es una reacción de adición que emplea
catalizadores de coordinación. Estos son compuestos de metales de
transición que, por medio de enlaces metal-carbono, permiten la inserción de
unidades de monómero. Uno de los primeros sistemas desarrollados fue del
tipo TiCl4/A1,R3. Aunque a partir de éste los sistemas catalíticos han
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evolucionado de manera significativa y sus rendimientos han aumentado de
manera impresionante, el principio de funcionamiento de todos ellos es muy
similar.
Los mecanismos de reacción del sistema catalítico son los que
explican la estructura lineal de la molécula de polipropileno. Aunque todavía
se debaten algunos detalles, la mayoría de investigadores admite que el
inicio de la reacción viene dado por la activación del sistema catalítico según
un modelo descrito detalladamente por Cossee y Arlman. Una vez creados
los sitios activos, las cadenas de polímero crecen en etapas sucesivas sobre
el catalizador, al formarse un complejo de coordinación entre la molécula de
propileno monómero y una casilla de coordinación vacante. La reacción
suele terminarse por transferencia, gracias a la acción de agentes como el
hidrógeno. El empleo de estos agentes es bastante útil para controlar la
longitud promedio de las cadenas de polímero formadas y, por ende, su peso
molecular, su viscosidad en fundido, etc.
La reacción es altamente regio-selectiva, lo que significa que las
cadenas de monómero se incorporan en la cadena principal formando
configuraciones bien definidas (isotácticas, sindiotácticas o atácticas). La
introducción de compuestos donadores de electrones suele crear grupos
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estéticamente voluminosos alrededor de los centros activos del catalizador,
por lo que la formación de una de las configuraciones suele estar favorecida
(generalmente la isotáctica).
Si durante la polimerización sólo se introduce propileno monómero,
obtendremos un homopolímero. Si se introduce junto, al propileno un
segundo monómero (o comonómero), se obtiene un copolímero. El
comonómero más ampliamente utilizado es el etileno. Se distinguen dos
tipos de copolímeros: Los copolímeros al azar (en donde monómero y
comonómero se hacen reaccionar simultáneamente) y los copolímeros
bloque, o heterogéneos (donde monómero y comonómero se introducen en
dos etapas sucesivas).
En la actualidad se está viviendo una revolución en el mundo del
polipropileno con el desarrollo industrial de una nueva generación de
catalizadores: los metalocenos. Se trata de una nueva familia de compuestos
organometálicos que controlan con mayor precisión la regularidad de la
estructura del polímero formado y su distribución de pesos moleculares. Los
productos así obtenidos tendrán propiedades diferenciadas que podrán
complementar la gama actual.
Cloruro de vinilo y Policlorulo de vinilo (PVC).
¿Qué es el cloruro de vinilo?
El cloruro de vinilo es un gas inflamable incoloro a temperatura
ambiente con un suave aroma dulce. Es un producto manufacturado que se
usa para fabricar cloruro de polivinilo (PVC). El PVC es usado para
manufacturar una variedad de productos plásticos tales como caZerías,
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revestimientos para alambres y cables, y tapices para muebles y
automóviles.
El cloruro de vinilo también se origina de la degradación de otras
sustancias tales como tricloroetano, tricloroetileno, y tetracloroetileno.
También se le conoce como cloroeteno, cloroetileno y monocloruro de
etileno.
El cloruro de vinilo líquido se evapora fácilmente al aire. Si se halla
cerca de la superficie del suelo o agua, también puede evaporarse.
En unos pocos días, el cloruro de vinilo en el aire se degrada a otras
sustancias, algunas de las cuales pueden ser perjudiciales.
PequeZas cantidades de cloruro de vinilo pueden disolverse en agua.
El cloruro de vinilo formado de la degradación de otras sustancias
químicas puede pasar al agua subterránea.
Es improbable que el cloruro de vinilo se acumule en plantas o en animales.
Respirando cloruro de vinilo liberado de industrias de plásticos, sitios de
desechos peligrosos, y vertederos.
Respirando cloruro de vinilo en el aire o por contacto con la piel o los ojos en
el trabajo.
Tomando agua de pozos contaminados.
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¿Cómo puede afectar la salud el cloruro de vinilo?
Respirar altos niveles de cloruro de vinilo por corto tiempo puede hacerlo
sentirse mareado y somnoliento. Respirar niveles muy altos puede producir
pérdida del conocimiento, y respirar niveles extremadamente altos puede
causar la muerte.
La mayoría de los estudios de exposición de larga duración (365 días o más)
al cloruro de vinilo evaluan efectos en trabajadores que manufacturan o usan
cloruro de vinilo.
Estos estuvieron expuestos a niveles de cloruro de vinilo en el aire mucho
más altos que el público en general. Gente que ha respirado cloruro de vinilo
por largo tiempo ha sufrido alteraciones en la estructura del hígado.
Personas que han trabajado con cloruro vinilo han experimentado daZo a los
nervios y al sistema inmunitario.
Otros trabajadores han tenido problemas circulatorios en las manos; la yema
de los dedos se pone blanca y duele cuando la temperatura ambiental es
baja. En ciertas ocasiones, los huesos del extremo de los dedos se han
quebrado.
Los efectos de tomar agua con niveles de cloruro de vinilo altos no se
conocen. Si usted derrama cloruro de vinilo en la piel, le producirá
adormecimiento, rojez, y ampollas.
Estudios en animales han demostrado que la exposición de larga duración
(365 días o más) puede daZar los espermatozoides y los testículos. No se
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ha demostrado que el cloruro de vinilo cause defectos de nacimiento en
seres humanos, sin embargo, en estudios en animales se ha observado que
inhalación de cloruro de vinilo puede daZar al feto y puede también aumentar
la proporción de abortos tempranos.
El Policloruro de Vinilo (PVC)
Es un moderno, importante y conocido miembro de la familia de los
termoplásticos. Es un polímero obtenido de dos materias primas naturales
cloruro de sodio o sal común (ClNa) (57%) y petróleo o gas natural (43%),
siendo por lo tanto menos dependiente de recursos no renovables que otros
plásticos.
Es uno de los polímeros más estudiados y utilizados por el hombre
para su desarrollo y confort, dado que por su amplia versatilidad es utilizado
en áreas tan diversas como la construcción, energía, salud, preservación de
alimentos y artículos de uso diario, entre otros.
El desarrollo en tecnología y aplicaciones no ha tenido pausa
llegándose en nuestros días a una producción de 25 millones de ton.
Estudios realizados por el Centro de Ecología y Toxicología de la
Industria Química Europea (ECETOC), señalan que la producción de PVC se
realiza sin riesgos para el medio ambiente.
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El PVC se presenta en su forma original como un polvo blanco, amorfo
y opaco.
Es inodoro, insípido e inocuo, además de ser resistente a la mayoría de los
agentes químicos.
Es ligero y no inflamable por lo que es clasificado como material no
propagador de la llama.
No se degrada, ni se disuelve en agua y además es totalmente reciclable.
Es uno de los polímeros más estudiados y utilizados por el hombre para su
desarrollo y confort, dado que por su amplia versatilidad es utilizado en áreas
tan diversas como la construcción, energía, salud, preservación de alimentos y
artículos de uso diario, entre otros.
El desarrollo en tecnología y aplicaciones no ha tenido pausa llegándose en
nuestros días a una producción de 25 millones de toneladas.
Punto de ebullición (°C) - 13,9 +/- 0,1
Punto de congelación (°C) - 153,7
Densidad a 28,11°C (gr/cm3) 0,8955
Calor de fusión (kcal/mol) 1,181
Calor de vaporización 5.735
Indice de refracción a 15° 1,38
Viscosidad a - 10°C (mPoisses) 2,63
Presión de vapor a 25°C (mm) 3,000
Calor específico del líquido (cal/g) 0,38
Calor específico del vapor 10,8 - 12,83
Calor de combustión a 80°C (Kcal/mol) 286
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Características del PVC
Resistente y liviano
Su fortaleza ante la abrasión, bajo peso (1,4 g/cm3), resistencia mecánica y al
impacto, son las ventajas técnicas claves para su elección en la edificación y
construcción.
Versatilidad.
Gracias a a la utilización de aditivos tales como estabilizantes, plastificantes
y otros, el PVC puede transformarse en un material rígido o flexible, teniendo
así gran variedad de aplicaciones.
Estabilidad.
Es estable e inerte. Se emplea extensivamente donde la higiene es una
prioridad. Los catéteres y las bolsas para sangre y hemoderivados están
fabricadas con PVC.
Longevidad.
Es un material excepcionalmente resistente. Los productos de PVC pueden
durar hasta más de sesenta años como se comprueba en aplicaciones tales
como tuberías para conducción de agua potable y sanitarios; de acuerdo al
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estado de las instalaciones se espera una prolongada duración de las mismas.
Una evolución similar ocurre con los marcos de puertas y ventanas en PVC.
Seguridad.
Debido al cloro que forma parte del polímero PVC, no se quema con
facilidad ni arde por si solo y cesa de arder una vez que la fuente de calor se ha
retirado.Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables eléctricos en el
hogar, oficinas y en las industrias. Los perfiles de PVC empleados en la
construcción para recubrimientos, cielorrasos, puertas y ventanas, tienen
también esta propiedad de ignífugos.
Reciclable.
Esta característica facilita la reconversión del PVC en artículos útiles y
minimiza las posibilidades de que objetos fabricados con este material sean
arrojados en rellenos sanitarios. Pero aún si esta situación ocurriese, dado que
el PVC es inerte no hay evidencias de que contribuya a la formación de gases o
a la toxicidad de los lixiviados.
Recuperación de energía.
Tiene un alto valor energético. Cuando se recupera la energía en los
sistemas modernos de combustión de residuos, donde las emisiones se
controlan cuidadosamente, el PVC aporta energía y calor a la industria y a los
hogares.
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Buen uso de los recursos.
Al fabricarse a partir de materias primas naturales: sal común y petróleo. La
sal común es un recurso abundante y prácticamente inagotable. El proceso de
producción de PVC emplea el petróleo (o el gas natural) de manera
extremadamente eficaz, ayudando a conservar las reservas de combustibles
fósiles. Es también un material liviano, de transporte fácil y barato.
Rentable
Bajo costo de instalación y prácticamente costo nulo de mantenimiento en
su vida útil.
Aislante eléctrico
No conduce la electricidad, es un excelente material como aislante para
cables.
Producción y consumo, proyección de oferta y demanda
La demanda mundial de polímeros en emulsión aumentará cerca de un
5,2% al año hasta alcanzar las 12,8 millones de toneladas métricas en 2014, de
acuerdo a un estudio publicado por The Freedonia Group, Inc.
Según la firma, las ganancias se verán impulsadas por la creciente
demanda mundial de polímeros de látex utilizados en la fabricación de pinturas
base agua, recubrimientos y adhesivos. Esto, debido a que en países como
China e India se ha tratado de sustituir los revestimientos y adhesivos base
solvente, lo que seguirá impulsando la demanda de emulsiones de agua en los
revestimientos.
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Incremento de la demanda del 5,5% anual
Feldmann y el consorcio BASF ven en general grandes perspectivas
de crecimiento para el sector del plástico en muchos mercados y en una gran
variedad de ámbitos de aplicación. A principios de julio, Feldmann afirmaba en
una conferencia de prensa ofrecida por BASF en la antesala de la K 2007: “Los
plásticos son sinónimo de eficacia energética y seguirán experimentando, por
tanto, una fuerte demanda”. Desde el año 1990, la demanda global de
materiales polímeros se ha incrementado una media de un 5,5% anual, y
Feldmann opina que la tendencia al alza continuará hasta el 2015 con una tasa
de crecimiento de alrededor del 5% anual. El incremento, además, se producirá
en todo el mundo, aunque BASF espera un crecimiento especialmente fuerte en
la región asiática.
Si se estudian las cifras de consumo de plástico per cápita en los
distintos continentes, resulta evidente que el continente asiático es el que
presenta un mayor potencial de crecimiento al largo plazo. El imparable
desarrollo económico de los países de esa zona y la mejora del nivel de vida de
sus habitantes hacen prever que la demanda continúe al alza incluso más allá
del 2015. En este contexto, es evidente que la actividad principal del sector
mundial del plástico se centrará en un futuro próximo en Asia y en Oriente
Medio, donde en los próximos años se invertirá sin lugar a dudas en nuevas
instalaciones y en centros de investigación y desarrollo de alto nivel.
Expertos de la industria del plástico calculan que el consumo per
cápita anual de plástico en los países asiáticos —que en 2005 se situó en 15
kilos— se incrementará hasta los 24 kilos aproximadamente en el año 2010.
Con un total de población de más de 2.500 millones de habitantes, este
incremento equivale a alrededor de 23 millones de toneladas más al año, la
mayoría de las cuales corresponderá a polímeros estándar como PE, PP o
PVC. Los fabricantes de plásticos especiales de altas prestaciones, no
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obstante, también ven buenas perspectivas de negocio, ya que en los próximos
años estos países registrarán igualmente una fuerte demanda en los ámbitos de
las tecnologías automovilísticas y de accionamientos así como de envases y
aplicaciones industriales.
Un mercado de 300 millones de toneladas
PlasticsEurope, la asociación europea de fabricantes de plásticos con
sede en Bruselas, estima que el consumo mundial de plástico crecerá una
media de alrededor del 5% anual hasta el 2010. Las tasas de crecimiento por
países serán muy dispares según la asociación: Asia (sin Japón) y Europa del
Este serán las regiones que mayor crecimiento experimentarán con más de un
6% anual. En Europa y América se espera un crecimiento de alrededor del
3,5%, mientras que en Japón será tan sólo del 2%. Según PlasticsEurope, la
producción mundial de plástico alcanzará en torno al año 2010 los 300 millones
de toneladas, una cifra espectacular teniendo en cuenta que en 1950 apenas se
produjo un millón de toneladas de plástico en todo el mundo y que veinticinco
años después, en 1976, esta cifra tan sólo alcanzó los 50 millones.
Aproximadamente una cuarta parte de los plásticos que se fabrican
hoy en el mundo procede de Europa Occidental. Alemania es, con el 8% de la
producción mundial, el país fabricante más importante de la Unión Europea,
seguido de lejos por Francia, con un 3% del total mundial. La fabricación de
plásticos en Norteamérica (EE.UU. y Canadá) equivale a alrededor del 24% de
la producción mundial y en la región asiática (sin Japón) este porcentaje
asciende al 30%. Japón fabrica el 6,5% de los plásticos que se venden en el
mundo, y África y Oriente Medio el 6%, aunque esta última cifra podría
incrementarse ostensiblemente en los próximos años, sobre todo en Arabia-
Saudí. Este país tiene previsto invertir fuertemente en la creación de una
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industria transformadora del plástico propia, con el fin de aprovechar
directamente toda la riqueza que emana de sus pozos petrolíferos.
Peter Orth, doctorado en química y director de la división para
Alemania de PlasticsEurope, está convencido de que la producción y el
consumo de plástico seguirá aumentando de forma imparable en todo el
mundo. No obstante, le resulta difícil prever qué ámbitos de aplicación
desempeñarán un papel más importante en el futuro. La experiencia ha
demostrado que los pronósticos a largo plazo suelen ser equivocados, sobre
todo cuando se trata de un material tan innovador como el plástico, pero Orth
no duda en afirmar que el plástico es el material que hace posibles muchas de
las innovaciones que se producen hoy en el mundo: “Tengo claro que el
consumo de plástico como material transversal seguirá aumentando en
prácticamente todos los ámbitos, especialmente en aquellos en los que
contribuya directamente a una mejora de la eficacia energética”. Orth también
opina que probablemente “asistiremos a más de una sorpresa” y concluye con
una pregunta que le viene a la mente en ese momento: “¿Quién de nosotros
podía imaginarse hace diez años que las botellas de agua de plástico
desplazarían tan rápidamente a las botellas de agua de cristal tradicionales?”.
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Conclusión
En el ámbito de la ciencia, los polímeros son sustancias muy
importantes debido a que pueden tener varios y muy diversos usos en la vida
cotidiana. Los polímeros pueden ser descriptos como sustancias compuestas
en las cuales se entremezclan varias moléculas de monómeros formando
moléculas más pesadas y que pueden ser encontradas en diversos objetos y
elementos naturales. Los polímeros pueden ser también artificiales o creados
por el hombre cuando los polímeros naturales son transformados (ejemplos
de esto son los textiles sintéticos como el nylon).
La importancia de los polímeros reside especialmente en la variedad
de utilidades que el ser humano le puede dar a estos compuestos. Así, los
polímeros están presentes en muchos de los alimentos o materias primas
que consumimos, pero también en los textiles (incluso pudiéndose convertir
en polímeros sintéticos a partir de la transformación de otros), en la
electricidad, en materiales utilizados para la construcción como el caucho, en
el plástico y otros materiales cotidianos como el poliestireno, el polietileno, en
productos químicos como el cloro, en la silicona, etc. Todos estos materiales
son utilizados por diferentes razones ya que brindan propiedades distintas a
cada uso: elasticidad, plasticidad, pueden ser adhesivos, resistencia al daño,
etc.
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Bibliografía
1)http://www.detextiles.com/files/ESTRUCTURA%20DE%20LOS
%20POLIMEROS.pdf
2) http://www.quiminet.com/articulos/el-polietileno-de-baja-y-alta-densidad-
17529.htm
3) http://www.textoscientificos.com/polimeros/polipropileno
4) http://www.ces.iisc.ernet.in/energy/HC270799/HDL/ENV/envsp/Vol316.htm
5) http://www.cvs.saude.sp.gov.br/pdf/toxfaq52.pdf
6) http://www.textoscientificos.com/polimeros/pvc
7) http://www.envapack.com/el-fututo-rosa-de-los-polimeros/
8) http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/18646-La-demanda-internacional-
de-plasticos-superara-los-300-millones-de-toneladas-en-2010.html
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