Clasificación de los plásticos

 Según el monómero base

En esta clasificación se considera el origen del monómero del cual parte la producción del polímero.

• Naturales: Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen natural con ciertas características como, por ejemplo, la celulosa, la caseína y el caucho. Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plásticos de los cuales provienen:
  • Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofán y el cellón.
  • Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita.
• Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre, principalmente derivados del petróleo como lo son las bolsas de polietileno

 Según su comportamiento frente al calor

 Termoplásticos

Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se convierte en un líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (Polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno; o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse..

Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces.

Los principales son:

• Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón.
• Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.
• Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlón, obtenidos a partir de las diamidas.
• Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando ácido clorhídrico a los polímeros de caucho.

 Termoestables

Los plásticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtención se parte de un aldehído.

• Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos.
• Resinas epoxi.
• Resinas melamínicas.
• Baquelita.
• Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina.
• Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se obtienen termoplásticos.

 Según la reacción de síntesis

También pueden clasificarse según la reacción que produjo el polímero:

 Polímeros de adición

Implican siempre la ruptura o apertura de una unión del monómero para permitir la formación de una cadena. En la medida que las moléculas son más largas y pesadas, la cera parafínica se vuelve más dura y más tenaz. Ejemplo:

2n H₂C=CH₂ → [-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-]_n

Polímeros de condensación

Son aquellos donde los monómeros deben tener, por lo menos, dos grupos reactivos por monómero para darle continuidad a la cadena. Ejemplo:

R-COOH + R'-OH → R-CO-OR' + H₂O

 Polímeros formados por etapas

La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.

 Según su estructura molecular

Amorfos

Son amorfos los plásticos en los que las moléculas no presentan ningún tipo de orden; están dispuestas desordenadamente sin corresponder a ningún orden. Al no tener orden entre cadenas se crean unos huecos por los que la luz pasa, por esta razón los polímeros amorfos son transparentes.

 Semicristalinos

Los polímeros semicristalinos Tienen zonas con cierto tipo de orden junto con zonas amorfas. En este caso al tener un orden existen menos huecos entre cadenas por lo que no pasa la luz a no ser que posean un espesor pequeño.

 Cristalizables

Según la velocidad de enfriamiento, puede disminuirse (enfriamiento rápido) o incrementarse (enfriamiento lento) el porcentaje de cristalinidad de un polímero semicristalino, sin embargo, un polímero amorfo, no presentará cristalinidad aunque su velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta.

 Comodities

Son aquellos que tienen una fabricación, disponibilidad, y demanda mundial, tienen un rango de precios internacional y no requieren gran tecnología para su fabricación y procesamiento.

 De ingeniería

Son los materiales que se utilizan de manera muy específica, creados prácticamente para cumplir una determinada función, requieren tecnología especializada para su fabricación o su procesamiento y de precio relativamente alto.

 Elastómeros o cauchos

Los elastómeros se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza que los deformaba. Comprenden los cauchos naturales obtenidos a partir del látex natural y sintéticos; entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno.

Los elastómeros son materiales de moléculas grandes las cuales después de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamaño y geometría al ser liberada la fuerza que los deformó.

Plástico

El término plástico en su significación más general, se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un escaso grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad.

Historia

El invento del primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collarder ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano John Wesley Hyatt, quien desarrolló el celuloide disolviendo celulosa (material de origen natural) en una solución de alcanfor y etanol. Si bien Hyatt no ganó el premio, consiguió un producto muy comercial que sería vital para el posterior desarrollo de la industria cinematográfica de finales de siglo XIX.

En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland sintetizó un polímero de gran interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Se bautizó con el nombre de baquelita y fue el primer plástico totalmente sintético de la historia, fue la primera de una serie de resinas sintéticas que revolucionaron la tecnología moderna iniciando la «era del plástico». A lo largo del siglo XX el uso del plástico se hizo extremadamente popular y llegó a sustituir a otros materiales tanto en el ámbito doméstico, como industrial y comercial.

En 1920 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el desarrollo de los materiales plásticos. El químico alemán Hermann Staudinger aventuró que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes o macromoléculas. Los esfuerzos realizados para probar estas afirmaciones iniciaron numerosas investigaciones científicas que produjeron enormes avances en esta parte de la química.

Propiedades y características

Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominados polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.

De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Así que la palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.

Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas:

• fáciles de trabajar y moldear,
• tienen un bajo costo de producción,
• poseen baja densidad,
• suelen ser impermeables,
• buenos aislantes eléctricos,
• aceptables aislantes acústicos,
• buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas,
• resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;
• algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.

Proceso productivo

La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en la industria química. Hoy en día la recuperación de plásticos post-consumidor es esencial también. Parte de los plásticos terminados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Más frecuentemente, se utilizan varias formas de moldeo (por inyección, compresión, rotación, inflación, etc.) o la extrusión de perfiles o hilos. Parte del mayor proceso de plásticos se realiza en un horno.

Historia de la Industria Plastica

La industria del plástico y su historia

El plástico es una sustancia cuya principal característica es la capacidad de ser moldeada bajo diversas circunstancias y creada a partir de la adición de moléculas basadas en el carbono para producir otras de gran tamaño conocidas como polímeros.

Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo, la celulosa, la cera y el caucho natural o sintéticas como el polietileno y el nylon.

Los plásticos se caracterizan por tener excelentes propiedades para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos y disolventes.

El desarrollo de estas sustancias se inició en 1860, cuando el inventor estadounidense Wesley Hyatt creó un método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración tratado previamente en alcanfor y una cantidad mínima de alcohol. Su producto patentado como celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos, desde placas dentales, mangos de cuchillos hasta cuellos de camisas y películas cinematográficas. Este producto al tener la capacidad de ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, obtuvo el calificativo de termoplástico.

Durante las décadas siguientes aparecieron en forma gradual más tipos de plásticos. En 1907 Leo Baekeland inventó el primer plástico calificado como termofijo o termoestable: la baquelita, producto aislante y resistente al agua, ácidos y calor moderado, el cual se extendió rápidamente a numerosos objetos de uso doméstico y componentes eléctricos de uso general.

En la década del 30, químicos ingleses descubrieron que el gas de etileno polimerizaba bajo la acción del calor y la presión, formando un termoplástico al que llamaron Polietileno (PE). También en esos años se desarrolló el Poliestireno (PS), material muy trasparente que es utilizado para vasos o potes, el Poliestireno Expandido (EPS), espuma blanca y rígida usada básicamente para embalaje y aislamiento térmico, y la primera fibra artificial conocida como nylon.

Como parte de los estudios para buscar otras moléculas sencillas que pudieran enlazarse para crear polímeros, al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro se llegó al plástico más versátil, el cloruro de polivinilo, conocido comúnmente como PVC, el cual es empleado en tuberías y recubrimientos de vinilo. Además, durante ese período se creó la resina acrílica, invento creado como un pegamento para vidrio laminado y hacia los años 50 apareció el Polipropileno (PP), producto desarrollado por el italiano Giulio Natta.

La influencia de la guerra La industria del plástico 

Durante la segunda guerra mundial, tanto los aliados como las fuerzas del Eje sufrieron reducciones en sus suministros de materias primas, de esta forma la industria del plástico demostró ser una fuente inagotable de sustitutos aceptables.

Alemania, por ejemplo, que perdió sus fuentes de látex, inició un programa que llevó al desarrollo del caucho sintético. La entrada de Japón en el conflicto cortó los suministros de caucho natural a Estados Unidos, por lo que dicho país intensificó el desarrollo y producción de plástico, fue así como el nylon se convirtió en una de las fuentes principales de fibras textiles, teniendo como primer uso la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas durante este período. En cuanto a los diferentes tipos de poliéster, estos se utilizaron en la fabricación de blindajes y otros materiales bélicos y se produjeron varios tipos de caucho sintético.

Durante los años de la posguerra los descubrimientos y desarrollos de la industria del plástico se mantuvieron de forma continua, teniendo especial interés los avances en plásticos técnicos como los policarbonatos, los acetatos y las poliamidas.

En la última década, los principales avances tuvieron relación con el desarrollo del tereftalato de polietileno (PET), material que desplazó al vidrio y PVC en el mercado de envases y es utilizado actualmente en botellas y frascos.