Plastihistorias
Los plásticos increíbles
Por Enrique Chao
May 12, 2008, 18:55

Todo es cosa de imaginar a un maestro de ceremonias, con sombrero de copa y otros vistosos adornos, como un látigo de domador, que presenta metidos en sus jaulas con ruedas a los diferentes plásticos no commodities, como también les llaman a los plásticos no rudos, sino técnicos, dejando ver al público, también imaginario, su origen y propiedades; eso sí, de manera muy breve, para que quepan todos los carros y carritos que transportan, en forma de nube o de fórmula, como prefieran, a las familias de plásticos, a las que se combinan con Azufre, o con Cloro, o con Flúor…, o vaya usted a saber con cuánta cosa más, y a sus hijos legítimos o naturales.

    Cabe recordar que las mezclas y aleaciones que modifican físicamente a los plásticos les confieren superpoderes o cuando menos nuevas propiedades, y que las “uniones de plásticos de ingeniería son muy frecuentes debido al precio en ascenso de estos materiales” (en la Enciclopedia del Plástico, de 1999, se menciona que el costo de desarrollo para un nuevo material puede alcanzar $165 millones de dólares, incluyendo investigación y pruebas piloto).

 De ese modo se podrán apreciar las piruetas y brincos que pegan algunos materiales como el ABS, las Poliamidas, los Poliacetales, el Poliéster Termoplástico (PET y PBT) y los impenetrables Policarbonatos.

 De lejos, podrán verse en este desfile a las Polisulfonas, que hicieron su aparición en los años 60, o a las Polietercetonas, la PEK y la PEEK, que maduraron en el mercado a finales de los años 70, y más lejos aún se podrá apreciar, si es que llega, la lenta marcha de los maravillosos Politetrafluoretilenos (PTFE).

 Como proclama el maestro de ceremonias: “Los plásticos de especialidad son un vasto grupo de polímeros que destacan por sus elevadas propiedades mecánicas y térmicas, principalmente”.

 Si los vemos de lado, podemos reconocer sus largas cadenas y admitir que son los más pesados dentro de los plásticos, presentando en sus grados puros densidades de 1.2 a 1.4 g/cm3, y una resistencia térmica que comprende de los 170° C hasta los 350° C, razón por la cual, si hace falta, pue den sustituir al metal y a veces inclusive al vidrio.

 De ese modo, estos sustitutos “insustituibles”, como los llamaron en un libro, marchan progresivamente haciéndose cada vez más cotidianos. En un radio de unos cuantos metros cualquier persona tiene a la mano representantes de las familias de las Polisulfonas, del Polisulfuro de Fenileno, de Poliariletercetonas, de las Poliftalamidas, Polímeros de Cristal Líquido, Polímeros Fluorados...

 En el sector médico (las jeringas), en la industria de electrodomésticos (los refrigeradores), en el ramo eléctrico-electrónico (los interruptores), o en el ámbito automotriz y hasta en la industria aeroespacial (los cascos de los astronautas), los plásticos de especialidad se cuelan por doquier, imparables.

 Las poliamidas y sus amigas

 Una poliamida, advierte el presentador, “es un tipo de polímero con enlaces de tipo amida”.

 Hay poliamidas en la naturaleza, como la lana o la seda, pero abundan las sintéticas, como el Nylon o el Kevlar. Las primeras poliamidas fueron sintetizadas en 1938, por DuPont, particularmente por el químico Wallace Hume Carothers y su equipo. A la muerte de éste, la empresa conservó la patente.

 El mercado de las medias de Nylon llegó la cima de su revolución en 1938, pero al año siguiente, al ingresar Estados Unidos a la Segunda Guerra Mundial, las medias cayeron en picada, ya que el Nylon se empleó para hacer material de guerra, como cuerdas y paracaídas.

 Esta fibra textil elástica y resistente, que no es atacada por la polilla, ni requiere plancharse y que se usa para confeccionar medias, tejidos, telas de punto y también cerdas y sedales, abrió los horizontes de los nuevos plásticos. De hecho, reemplazó en parte a la seda y el rayón.

 Estas poliamidas no sólo se comenzaron a emplear como fibras sintéticas; el Nylon moldeado, por ejemplo, se utiliza desde hace mucho como material duro en la fabricación de diversos utensilios, como mangos de cepillos, peines, etc.

 Otras Poliamidas son las Aramidas. En su caso hay grupos aromáticos formando parte de su estructura, de donde se obtienen fibras muy resistentes a la tracción como el Kevlar®, o fibras muy resistentes al fuego, como el Nomex, ambas comercializadas por DuPont.

 Un polímero parecido al Nylon es el Perlon, que se forma por apertura y polimerización de una lactama, generalmente la Caprolactama.

 Una sustancia que se ha vuelto muy popular en los tiempos que corren es el Poliparafenileno Tereftalamida, o Kevlar, una poliamida sintetizada por primera vez en 1965 por la química Stephanie Kwolek, quien investigaba para DuPont. Le llevó tiempo a esa compañía encontrar una aplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble en ningún solvente, ni se fundía por debajo de 500 ºC.

 Para obtener las fibras de Kevlar se precisó el aporte de Herbert Blades, quién ofreció una solución para determinar qué disolvente se debía utilizar para el procesado. DuPont empezó a comercializarlo en 1972.

 Se habla en la actualidad de dos tipos de fibras de Kevlar: Kevlar 29 y Kevlar 49. El primero es la fibra tal y como sale de su fabricación y se usa como refuerzo en tiras por sus buenas propiedades mecánicas, o para tejidos de protección o ropa resistente, como los chalecos antibalas, aunque también, para la fabricación de cables y neumáticos de bicicleta que no se ponchan.

 Por otro lado, el Kevlar 49 se emplea para equipos de deportes extremos, para altavoces y para la industria aeronáutica.

 Los Poliacetales…; ¿son unos tales por cuales?

 La existencia de los acetales se conoce desde hace más de 100 años, pero su investigación con fines comerciales inició a finales de los años 40. Los estudios sobre la polimerización del formaldehído fueron practicados por H. Staudinger y W. Kern en Alemania, quienes desarrollaron la primera fibra de POM hecha por el hombre, aunque desafortunadamente no consiguieron obtener productos con estabilidad, y el grado de polimerización fue insuficiente para que tuvieran un uso práctico.

 La compañía DuPont, que estaba en todo, retomó estos estudios a finales de los años 50 y concretó la producción de primer Homopolímero de Acetal, térmicamente estable, el Delrin. Cabe señalar que los homopolímeros de acetal se forman durante la polimerización del formaldehído, y que, debido al denso apiñado de cadenas moleculares alternativas de grupos oxígeno y metileno, son altamente cristalinos y se encuentran entre los termoplásticos no reforzados más rígidos y resistentes.

A partir de entonces se inicia el desarrollo de las Resinas Acetálicas.

Sin embargo, los Poliacetales o Polioximetilenos, POM, son polímeros técnicos fáciles de transformar y de reciclar químicamente sin que pierdan sus propiedades. Los POM tienen aplicaciones diversas por sus excelentes características técnicas.

Son tan apreciados por la industria como polímeros técnicos que ha experimentado a lo largo de los últimos años uno de los crecimientos más empinados.

Los POM son materiales de ingeniería con una considerable resistencia y capacidad de carga dinámica que se extiende durante un amplio campo de temperaturas. Los moldeados por inyección de POM han sustituido ampliamente a las piezas metálicas de precisión.

Sus aplicaciones en el campo de componentes de baja tolerancia y dimensionalmente estables se encuentran en relojería, tableros, mecanismos de control y conteo, electrónica e ingeniería de precisión.

El Policarbonato, un hijo de varios padres

 Se trata de una resina que ha dado un vuelco al mundo de la tecnología, ya que gracias a este material, los celulares existen y también los tableros de los autos y, asimismo los CDs y DVDs. Como se puede apreciar, este termoplástico de ingeniería ha puesto a bailar (y a soñar) a todo el mundo.

El Policarbonato, como explica la Enciclopedia de los Plásticos (obra magna del IMPI) “es un termoplástico amorfo que reúne excelentes propiedades mecánicas, térmicas y ópticas”.

Es uno de los polímeros más resistentes y versátiles, su singular combinación de características se usa para aportar una alta calidad y altas prestaciones a miles de productos.

Su historia se remonta a 1898, cuando el alemán Einhorn descubrió el Policarbonato al hacer reaccionar por separado el Dihidroxibenceno, hidroquinona o resorcinol, con fosgeno en solución de piridina.

El Policarbonato con base Hidroquinona era un material cristalino insoluble, que no se podía fundir, mientras que el polímero base Resorcinol era un material amorfo que tenía un punto de fusión de alrededor de 200° C. El compuesto base Dihidroxibenceno producía un carbonato cíclico, debido a la proximidad del grupo Hidroxi en cada lado.

En 1902, Bischoff y Von Hedenström, prepararon un producto similar. Décadas después, el portentoso Carothers y Natta, crearon el Policarbonato Alifático, utilizando reacciones de ester-intercambiable. Pero no fue sino hasta 1955 cuando el estadounidense Daniel W. Fox, cuando trabajaba en un proyecto de GE para desarrollar nuevos materiales de aislamiento para cables, descubrió que se había formado en sus recipientes almacenados un cambio en la transparencia de la masa; a pesar de sus esfuerzos se percató de que no podía romper o destruir el nuevo material; la sustancia pegajosa que endureció en un vaso de precipitados tuvo que ser forzada a salir del recipiente. Se trataba del Policarbonato que luego rebautizarían como Lexan.

Fox, sin embargo, no se había enterado que dos años antes, H. Schnell, el jefe de laboratorio de Bayer, había descubierto este mismo material dos años antes (más adelante veremos bajo qué condiciones).

Mientras, en 1962, la NASA destinó la resina Lexan para confeccionar los cascos y viseras parasol de los astronautas.

Sí, el casco a presión, o casco de burbuja, usado por varias generaciones de astronautas que iniciaron la epopeya de la conquista de la luna estaba hecho de Policarbonato Lexan.

En los 70, la empresa logró hacer una lámina de un espesor de 1.25 pulgadas, es decir, un material que puede resistir el impacto de las balas. En 1978, incorporó en el Dodge Mirada un sistema de faros hecho de Policarbonato.

Y de ahí en adelante empezó la sistemática sustitución de piezas de plástico en el mundo automotriz. Y no sólo en esa industria, los fabricantes de computadoras confíaron en los Policarbonatos GE Lexan para las carcasas. De hecho, los CDs, los DVDs, los celulares, los lentes de seguridad…, y un largo etcétera, empiezan a cubrir todo el globo y aún no se ve en el horizonte un punto final.

Pero hay otra historia en este asunto. A finales de mayo de 1953 en la fábrica de Bayer en Krefeld-Uerdingen, Hermann Schnell halló que de la combinación dihidroxi de bifenol A y derivados del ácido carbónico, como el fosgeno, se formaba un polímero termoplástico. El policarbonato aromático, que poco después se llamaría Makrolon.

En 1956, Bayer AG inició en Alemania la producción industrial del Policarbonato, y en esos años, en forma independiente, la General Electric comenzó, en 1958, la producción de Policarbonato a partir de Bisfenol-A.

El nuevo material había superado a los materiales sintéticos conocidos hasta entonces y aún hoy es impensable separar al Policarbonato de la vida cotidiana.

Estamos hechos, como dirían en una novela rosa, el uno para el otro, debido a sus tres principales cualidades: Gran resistencia a los impactos, a la temperatura y a sus propiedades ópticas.