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Los plásticos (página 2)




Enviado por facruz



Partes: 1, 2

14. Polimerización en Suspensión,
Emulsión y Masa

  1. polimerización en suspensión. En este caso
    el peróxido es soluble en el monómero. La
    polimerización se realiza en agua, y
    como el monómero y polímero que se obtiene de
    él son insolubles en agua, se obtiene una
    suspensión. Para evitar que el polímero se
    aglomere en el reactor, se disuelve en el agua
    una pequeña cantidad de alcohol
    polivinílico, el cual cubre la superficie de las
    gotitas del polímero y evita que se peguen.

    En esas condiciones el monómero se emulsifica,
    es decir, forma gotitas de un tamaño tan
    pequeño que ni con un microscopio
    pueden ser vistas. Estas micro gotitas quedan estabilizadas
    por el jabón durante todo el proceso de
    la polimerización, y acaban formando un látex
    de aspecto lechoso, del cual se hace precipitar el
    polímero rompiendo la emulsión. posteriormente
    se lava, quedando siempre restos de jabón, lo que le
    imprime características especiales de
    adsorción de aditivos.

  2. Polimerización en emulsión. La
    reacción se realiza también en agua, con
    peróxidos solubles en agua pero en lugar de agregarle un
    agente de suspensión como el alcohol
    polivinílico, se añade un emulsificante, que
    puede ser un detergente o un jabón.

  3. Polimerización en masa. En este tipo de
    reacción, los únicos ingredientes son el
    monómero y el peróxido.

El polímero que se obtiene es muy semejante al de
suspensión, pero es más puro que éste y
tiene algunas ventajas en la adsorción de aditivos porque
no esta contaminado con alcohol polivinílico. Sin embargo,
debido al gran tamaño de sus partículas no se
dispersa en los plastificantes y no se usa para
plastisoles.

 

RESINA

TAMAÑO DE PARTICULA
(MICRAS)

PESO MOLECULAR

APLICACIONES

Suspensión

45 – 400

24.000 a 80.000

calandreo – extrusión –
moldeo

Masa

70 – 170

28.000 a 80.000

calandreo – extrusión –
moldeo

Emulsión

1 – 20

38.000 a 85.000

plastisoles

Técnicas de Moldeo de los
Plásticos

El moldeo de los plásticos
consiste en dar las formas y medidas deseadas a un
plástico por medio de un molde. El molde es una pieza
hueca en la que se vierte el plástico fundido para que
adquiera su forma. Para ello los plásticos se introducen a
presión en los moldes. En función del tipo de
presión, tenemos estos dos tipos:

Moldeo a Alta
Presión

Se realiza mediante máquinas hidráulicas
que ejercen la presión suficiente para el moldeado de las
piezas. Básicamente existen tres tipos: compresión,
inyección y extrusión.

Compresión: en este proceso, el plástico
en polvo es calentado y comprimido entre las dos partes de un
molde mediante la acción de una prensa
hidráulica, ya que la presión requerida en este
proceso es muy grande.

Este proceso se usa para obtener pequeñas piezas
de baquelita, como los mangos aislantes del calor de los
recipientes y utensilios de cocina.

Inyección: consiste en introducir el
plástico granulado dentro de un cilindro, donde se
calienta. En el interior del cilindro hay un tornillo
sinfín que actúa de igual manera que el
émbolo de una jeringuilla. Cuando el plástico se
reblandece lo suficiente, el tornillo sinfín lo inyecta a
alta presión en el interior de un molde de acero para darle
forma. El molde y el plástico inyectado se enfrían
mediante unos canales interiores por los que circula agua. Por su
economía y
rapidez, el moldeo por inyección resulta muy indicado para
la producción de grandes series de piezas. Por
este procedimiento se
fabrican palanganas, cubos, carcasas, componentes del
automóvil, etc.

Extrusión: consiste en moldear productos de
manera continua, ya que el material es empujado por un tornillo
sinfín a través de un cilindro que acaba en una
boquilla, lo que produce una tira de longitud indefinida.
Cambiando la forma de la boquilla se pueden obtener barras de
distintos perfiles. También se emplea este procedimiento
para la fabricación de tuberías, inyectando
aire a
presión a través de un orificio en la punta del
cabezal. Regulando la presión del aire se pueden conseguir
tubos de distintos espesores.

Moldeo a Baja
Presión

Se emplea para dar forma a láminas de
plástico mediante la aplicación de calor y
presión hasta adaptarlas a un molde. Se emplean,
básicamente, dos procedimientos:
El primero consiste en efectuar el vacío absorbiendo el
aire que hay entre la lámina y el molde, de manera que
ésta se adapte a la forma del molde. Este tipo de moldeado
se emplea para la obtención de envases de productos
alimenticios en moldes que reproducen la forma de los objetos que
han de contener.

El segundo procedimiento consiste en aplicar aire a
presión contra la lámina de plástico hasta
adaptarla al molde. Este procedimiento se denomina moldeo por
soplado, como el caso de la extrusión, aunque se trata de
dos técnicas totalmente diferentes. Se emplea para la
fabricación de cúpulas, piezas huecas,
etc.

Colada: La colada consiste en el vertido del material
plástico en estado
líquido dentro de un molde, donde fragua y se solidifica.
La colada es útil para fabricar pocas piezas o cuando
emplean moldes de materiales
baratos de poca duración, como escayola o madera. Debido
a su lentitud, este procedimiento no resulta útil para la
fabricación de grandes series de piezas.

Espumado: Consiste en introducir aire u otro gas en el
interior de la masa de plástico de manera que se formen
burbujas permanentes. Por este procedimiento se obtiene la espuma
de poliestireno, la espuma de poliuretano (PUR), etc. Con estos
materiales se fabrican colchones, aislantes
termo-acústicos, esponjas, embalajes, cascos de ciclismo y
patinaje, plafones ligeros y otros.

Calandrado: Consiste en hacer pasar el material
plástico a través de unos rodillos que producen,
mediante presión, láminas de plástico
flexibles de diferente espesor. Estas láminas se utilizan
para fabricar hules, impermeables o planchas de plástico
de poco grosor.

Fabricación

La fabricación de los plásticos y sus
manufacturas implica cuatro pasos básicos:
obtención de las materias primas, síntesis del
polímero básico, composición del
polímero como un producto
utilizable industrialmente y moldeo o deformación del
plástico a su forma definitiva.

Materias primas

En un principio, la mayoría de los
plásticos se fabricaban con resinas de origen vegetal,
como la celulosa (del algodón), el furfural (de la
cáscara de la avena), aceites (de semillas), derivados del
almidón o el 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
fabrique 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.

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 ultravioleta 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, un material
compuesto de plástico y gas, proporcionan una masa de gran
tamaño pero muy ligera.

El color del
plástico

El puesto de un mercado en la
ciudad india de
Bombay ofrece una multicolor variedad de productos de
plástico. Los plásticos son resinas
sintéticas cuyas moléculas son polímeros,
grandes cadenas orgánicas. Los plásticos son
duraderos y ligeros. El
petróleo se refina para formar moléculas
orgánicas pequeñas, llamadas monómeros, que
luego se combinan para formar polímeros resinosos, que se
moldean o extruyen para fabricar productos de
plástico.

15. Forma y acabado

Gránulos de plástico y
extrusión

Al principio del proceso de fabricación se
remueven y funden pequeños gránulos de nylon (una
resina sintética). Una vez fundida, la mezcla de
plástico azul recibirá la forma deseada mediante un
proceso llamado extrusión.

Las técnicas empleadas para conseguir la forma
final y el acabado de los plásticos dependen de tres
factores: tiempo, temperatura y
fluencia (conocido como 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 molde con la forma deseada.
Los productos extrusionados, como por ejemplo los tubos, tienen
una sección con forma regular. 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.
Por ejemplo, el politetrafluoretileno tiene una viscosidad de
fundición tan alta que debe ser prensado para conseguir la
forma deseada, y sinterizado, es decir, expuesto a temperaturas
extremadamente altas que convierten el plástico en una
masa cohesionada sin necesidad de fundirlo.

Aplicaciones

Los plásticos tienen cada vez más
aplicaciones en los sectores industriales y de consumo.

Empaquetado

Una de las aplicaciones principales del plástico
es el empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de LDPE
(polietileno de baja densidad) en
forma de rollos de plástico transparente para envoltorios.
El polietileno de alta densidad (HDPE) se usa para
películas plásticas más gruesas, como la que
se emplea en las bolsas de basura. Se
utilizan también en el empaquetado: el polipropileno, el
poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC) y el cloruro de
polivinilideno. Este último se usa en aplicaciones que
requieren estanqueidad, ya que no permite el paso de gases (por
ejemplo, el oxígeno) hacia dentro o hacia fuera del
paquete. De la misma forma, el polipropileno es una buena barrera
contra el vapor de agua; tiene aplicaciones domésticas y
se emplea en forma de fibra para fabricar alfombras y
sogas.

Construcción

Aislamiento térmico

El aislante de poliestireno instalado en este edificio
está lleno de pequeñas burbujas de aire que
dificultan el flujo de calor. La capa exterior refleja la
luz, lo que
aísla aún más el interior del
edificio.

La construcción es otro de los sectores que
más utilizan todo tipo de plásticos, incluidos los
de empaquetado descritos anteriormente. El HDPE se usa en
tuberías, del mismo modo que el PVC. Éste se emplea
también en forma de lámina como material de
construcción. Muchos plásticos se utilizan para
aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de
espuma sirve para aislar paredes y techos. También se
hacen con plástico marcos para puertas, ventanas y techos,
molduras y otros artículos.

Otras
aplicaciones

Otros sectores industriales, en especial la
fabricación de motores, dependen
también de estas sustancias. Algunos plásticos muy
resistentes se utilizan para fabricar piezas de motores, como
colectores de toma de aire, tubos de combustible, botes de
emisión, bombas de
combustible y aparatos electrónicos. Muchas
carrocerías de automóviles están hechas con
plástico reforzado con fibra de vidrio.

Los plásticos se emplean también para
fabricar carcasas para equipos de oficina,
dispositivos electrónicos, accesorios pequeños y
herramientas.
Entre las aplicaciones del plástico en productos de
consumo se encuentran los juguetes, las maletas y
artículos deportivos.

Salud y riesgos para el
entorno

Dado que los plásticos son relativamente inertes,
los productos terminados no representan ningún peligro
para el fabricante o el usuario. Sin embargo, se ha demostrado
que algunos monómeros utilizados en la fabricación
de plásticos producen cáncer. De igual forma, el
benceno, una materia prima
en la fabricación del nylon, es un carcinógeno. Los
problemas de
la industria del
plástico son similares a los de la industria química en
general.

La mayoría de los plásticos
sintéticos no pueden ser degradados por el entorno. Al
contrario que la madera, el papel, las
fibras naturales o incluso el metal y el vidrio, no se oxidan ni
se descomponen con el tiempo. Se han desarrollado algunos
plásticos degradables, pero ninguno ha demostrado ser
válido para las condiciones requeridas en la
mayoría de los vertederos de basuras. En definitiva, la
eliminación de los plásticos representa un problema
medioambiental. El método
más práctico para solucionar este problema es el
reciclaje, que se
utiliza, por ejemplo, con las botellas de bebidas gaseosas
fabricadas con tereftalato de polietileno. En este caso, el
reciclaje es un proceso bastante sencillo. Se están
desarrollando soluciones
más complejas para el tratamiento de los plásticos
mezclados de la basura, que constituyen una parte muy visible, si
bien relativamente pequeña, de los residuos
sólidos.

El Plástico Como
Problema

Muchas de las ventajas de los productos plásticos
se convierten en una desventaja en el momento que desechamos ya
sea el envase porque es descartable o bien cuando tiramos objetos
de plástico porque se nos han roto. Si bien los
plásticos podrían ser reutilizados o reciclados en
su gran mayoría, lo cierto es que hoy estos desechos son
un problema de difícil solución, fundamentalmente
en las grandes ciudades. Es realmente una tarea costosa y
compleja para los municipios encargados de la recolección
y disposición final de los residuos ya que a la cantidad
de envases se le debe sumar el volumen que
representan. Por sus características los plásticos
generan problemas en la recolección, traslado y
disposición final. Algunos datos nos alertan
sobre esto. Por ejemplo, un camión con una capacidad para
transportar 12 toneladas de desechos comunes, transportará
apenas 6 ó 7 toneladas de plásticos compactado, y
apenas 2 de plástico sin compactar. Dentro del total de
plásticos descartables que hoy van a la basura se destaca
en los últimos años el aumento sostenido de los
envases de PET, proveniente fundamentalmente de botellas
descartables de aguas de mesa, aceites y bebidas
alcohólicas y no alcohólicas. Las empresas,
buscando reducir costos y
amparadas en la falta de legislación, vienen sustituyendo
los envases de vidrio por los de plástico retornables en
un comienzo, y no retornables posteriormente. Esta
decisión implica un permanente cambio en la
composición de la basura montevideana y bonaerense. En
Uruguay este
proceso se ha acelerado desde mediados de 1996,
agravándose durante 1997 cuando además, muchos
envases retornables de vidrio se transformaron en vidrio
descartable.

16. ¿Los Alimentos
Envasados En Plásticos Cambian Su Gusto?

El Fenómeno Conocido Como
"Migraciones"

Según el Ingeniero Químico y Master en
Ciencia y
Tecnología de Alimentos, Alejandro Ariosti, en la
revista
argentina ENFASIS
de junio de 1998, "los materiales plásticos están
constituidos por un polímero o resina base (alto peso
molecular e inerte respecto de los productos en contacto) y los
componentes no poliméricos (bajo peso molecular y
susceptibles de transferirse a dichos productos). Los componentes
no poliméricos comprenden los residuos de
polimerización (monómeros, oligómeros,
catalizadores, solventes de polimerización, entre otros) y
los aditivos (estabilizantes, antioxidantes, lubricantes,
plastificantes, agentes antibloqueo, deslizantes, pigmentos,
cargas, etcétera)".Por razones sanitarias los
polímeros y aditivos utilizados en envases de alimentos
deben ser los taxativamente autorizados y que se detallan en las
listas positivas del MERCOSUR
(Resoluciones Grupo Mercado
Común 87/93, 95/94, 5/95, 52/97 y 53/97). Según la
legislación MERCOSUR vigente (Resolución Grupo
Mercado Común 56/92), los fabricantes de envases y
equipamientos plásticos en contacto con alimentos
están obligados a aprobar sus productos ante las
autoridades competentes, siendo los límites de migración
total los siguientes: 8 mg/dm2 y 50mg/kg o 50 partes
por millón (ppm). La Unión
Europea acepta hasta 60 ppm. En los plásticos ocurre
un fenómeno conocido como "migraciones". O sea la
transferencia de componentes no poliméricos desde el
material plástico hacia el alimento que contiene. Los
factores que influyen en la migración según Ariosti
son:

  • Naturaleza fisicoquímica y
    concentración de componentes no
    poliméricos.
  • Condiciones de tiempo y temperatura. A mayor
    temperatura mayor migración.
  • Propiedades estructurales de los materiales
    plásticos
  • Tipo de producto
  • Espesor del material plástico

Otros materiales tampoco son absolutamente inertes, en
todos se verifican el pasaje de sustancias del envase al
producto.

17. Reciclaje y Reuso del
Plástico

Si bien existen más de cien tipos de plásticos,
los más comunes son sólo seis, y se los identifica
con un número dentro de un triángulo a los efectos
de facilitar su clasificación para el reciclado, ya que
las características diferentes de los plásticos
exigen generalmente un reciclaje por separado.

TIPO / NOMBRE

CARACTERISTICAS

USOS /
APLICACIONES

PET

Polietileno
Tereftalato

Se produce a partir del Ácido
Tereftálico y Etilenglicol, por poli
condensación; existiendo dos tipos: grado textil y
grado botella. Para el grado botella se lo debe post
condensar, existiendo diversos colores para estos usos.

Envases para gaseosas, aceites, agua mineral,
cosmética, frascos varios (mayonesa, salsas,
etc.). Películas transparentes, fibras textiles,
laminados de barrera (productos alimenticios), envases al
vacío, bolsas para horno, bandejas para microondas, cintas de video
y audio, geotextiles (pavimentación /caminos);
películas radiográficas.

PEAD

Polietileno de Alta
Densidad

El polietileno de alta densidad es un
termoplástico fabricado a partir del etileno
(elaborado a partir del etano, uno de los componentes del
gas
natural). Es muy versátil y se lo puede
transformar de diversas formas: Inyección,
Soplado, Extrusión, o Rotomoldeo.

Envases para: detergentes, lavandina, aceites
automotor, shampoo, lácteos, bolsas para
supermercados, bazar y menaje, cajones para pescados,
gaseosas y cervezas, baldes para pintura, helados, aceites, tambores,
caños para gas, telefonía, agua potable,
minería, drenaje y uso sanitario,
macetas, bolsas tejidas.

PVC

Cloruro de
Polivinilo

Se produce a partir de dos materias primas
naturales: gas 43% y sal común (*) 57%.

Para su procesado es necesario fabricar
compuestos con aditivos especiales, que permiten obtener
productos de variadas propiedades para un gran
número de aplicaciones. Se obtienen productos
rígidos o totalmente flexibles (Inyección –
Extrusión – Soplado).

(*) Cloruro de Sodio (2 NaCl)

Envases para agua mineral, aceites, jugos,
mayonesa. Perfiles para marcos de ventanas, puertas,
caños para desagües domiciliarios y de
redes,
mangueras, blister para medicamentos, pilas,
juguetes, envolturas para golosinas, películas
flexibles para envasado (carnes, fiambres, verduras),
film cobertura, cables, cuerina, papel vinílico
(decoración), catéteres, bolsas para
sangre.

PEBD

Polietileno de Baja
Densidad

Se produce a partir del gas natural. Al igual
que el PEAD es de gran versatilidad y se procesa de
diversas formas: Inyección, Soplado,
Extrusión y Rotomoldeo.

Su transparencia, flexibilidad, tenacidad y
economía hacen que esté presente en una
diversidad de envases, sólo o en conjunto con
otros materiales y en variadas aplicaciones.

Bolsas de todo tipo:
supermercados, boutiques, panificación,
congelados, industriales, etc. Películas
para
: Agro (recubrimiento de Acequias), envasamiento
automático de alimentos y productos industriales
(leche, agua, plásticos, etc.). Streech film, base
para pañales descartables. Bolsas para suero,
contenedores herméticos domésticos. Tubos y
pomos (cosméticos, medicamentos y alimentos),
tuberías para riego.

PP

Polipropileno

El PP es un termoplástico que se obtiene
por polimerización del propileno. Los
copolímeros se forman agregando etileno durante el
proceso. El PP es un plástico rígido de
alta cristalinidad y elevado punto de fusión, excelente resistencia
química y de más baja densidad. Al
adicionarle distintas cargas (talco, caucho, fibra de
vidrio, etc.), se potencian sus propiedades hasta
transformarlo en un polímero de ingeniería. (El PP es transformado
en la industria por los procesos de inyección,
soplado y extrusión/termoformado)

Película/Film (para alimentos, snacks,
cigarrillos, chicles, golosinas, indumentaria). Bolsas
tejidas (para papas, cereales). Envases industriales (Big
Bag). Hilos cabos, cordelería. Caños para
agua caliente. Jeringas descartables. Tapas en general,
envases. Bazar y menaje. Cajones para bebidas. Baldes
para pintura, helados. Potes para margarina. Fibras para
tapicería, cubrecamas, etc. Telas no tejidas
(pañales descartables). Alfombras. Cajas de
batería, paragolpes y autopartes.

PS

Poliestireno

PS Cristal: Es un polímero de estireno
monómero (derivado del petróleo),
cristalino y de alto brillo.

PS Alto Impacto: Es un polímero de
estireno monómero con oclusiones de Polibutadieno
que le confiere alta resistencia al impacto.

Ambos PS son fácilmente moldeables a
través de procesos de: Inyección,
Extrusión/Termoformado, Soplado.

Potes para lácteos (yoghurt, postres,
etc.), helados, dulces, etc. Envases varios, vasos,
bandejas de supermercados y rotiserías.
Heladeras:

contrapuertas, anaqueles. Cosmética:
envases, máquinas de afeitar descartables. Bazar:
platos, cubiertos, bandejas, etc. Juguetes, cassetes,
blisters, etc. Aislantes: planchas de PS
espumado.

La clasificación previa y la recolección
diferenciada es el primer paso en el camino hacia la
recuperación de plásticos. A los efectos de reducir
significativamente los costos, la clasificación debe
realizarse en origen, es decir en los lugares en los que se
genera el desecho, como ser los hogares, centros educativos,
centros de salud,
oficinas, etcétera. Existen distintos criterios para
clasificar los plásticos. Si consideramos su capacidad
para volver a ser fundidos mediante el uso de calor, entonces los
plásticos pueden clasificarse en termofijos y
termoplásticos. Los termoplásticos son los de uso
más común en la vida diaria. Son muchas las
experiencias de recuperación de plásticos que hace
años se desarrollan tanto en Uruguay como en otros
países del mundo. Mencionemos por ejemplo algunos: bolsas,
caños y mangueras, baldes, cerdas para cepillos y escobas,
hilo para la industria textil, láminas, útiles
escolares, muebles, piezas de máquinas y vehículos,
relleno asfáltico y bancos.
También los plásticos pueden ser utilizados como
fuente de energía, aunque la quema de los mismos no es
aconsejable ya que algunos de ellos —por ejemplo el
PVC— despide cloro, pudiendo generar la formación de
corrosivos como el ácido clorhídrico, así
como sustancias tóxicas y cancerígenas como las dioxinas y furanos.
Actualmente en Uruguay las empresas embotelladoras vienen
sustituyendo los envases de plástico retornables por los
no retornables o descartables, generando de esta forma un
impacto
ambiental negativo permanente en las ciudades. La adopción
del envase descartable le permite a las empresas transferir
costos a la comunidad y el
ambiente. Al
dejar de ser retornables las botellas no vuelven al circuito de
venta y a
la empresa
embotelladora para su lavado y rellenado. De esta manera las
embotelladoras evitan la recepción de envases
vacíos, el almacenamiento y
lavado de los mismos. Existen también distintas
posibilidades de reutilización de plásticos. Una de
las más interesantes es la recuperación de vasos
descartables para ser usados como macetines. El cultivo de
distintas hortalizas en estos vasos permite un desarrollo
mayor de los plantines, tanto en tamaño como en rapidez de
crecimiento, logrando reducir hasta en 15 días la etapa de
almácigo. Incluso los plantines, al contar con tierra
suficiente, pueden mantenerse en el vaso más tiempo en
caso de que no estén dadas las condiciones para su
trasplante a la tierra
donde crecerá hasta su cosecha.

18. Plásticos conductores

A principios de la
década del 70, Hideki Shirikawa, del Instituto de Tecnología de Tokio,
confundió las cantidades requeridas en la fórmula
para obtener poliacetileno y añadió mil veces
más catalizador del que correspondía. El producto
que obtuvo fue una película lustrosa de color plateado
similar al papel de aluminio, pero
que se estiraba como el filme que sirve para proteger los
alimentos.

Cuando Alan G. Mc. Diarmid observó las
propiedades de este polímero pensó que podía
utilizarse como "metal sintético", es decir como una
sustancia capaz de conducir la electricidad.
Shirikawa, Mc. Diarmid y Alan J. Heeger se unieron formando un
grupo de investigación que trabajó en los
laboratorios de la Universidad de
Pennsylvania a partir de 1977.

Uno de los descubrimientos que hizo el grupo fue que la
conductividad del producto aumentaba varios millones de veces con
el agregado de yodo.

Hasta aquí se conocían las propiedades
aislantes de estos polímeros sintéticos, ya que sus
moléculas no disponen de electrones libres para
transportar la corriente.

Para lograr que se conviertan en conductores se recurre
a una técnica denominada contaminación o dopado, muy conocida en la
industria de los semiconductores.
Esta técnica consiste en el agregado de átomos que
tienen propiedades electrónicas. Estos átomos
pueden actuar cediendo electrones libres a los enlaces
poliméricos o sustrayendo electrones, lo que equivale a
generar cargas positivas o huecos. En ambos casos la cadena del
polímero se torna eléctricamente inestable y, al
aplicar una diferencia de potencial, los electrones se desplazan
por el polímero.

Además del poliacetileno, se han descubierto
otros polímeros capaces de conducir la corriente
eléctrica cuando son dopados: polipirrol, politiofeno y
polianilina.

Aunque no se conozcan aún con precisión
los mecanismos físicos que convierten los polímeros
en conductores, la pureza y la
organización de las cadenas poliméricas parecen
tener mucha importancia. Así, cuando se modifica la
organización estructural del
polímero, se puede mejorar la conductividad.

La polianilina es uno de los polímeros preferidos
para muchas aplicaciones, ya que se conocen muy bien sus
propiedades: es de fácil fabricación, muy estable
en el aire y es el polímero conductor más
económico que existe. Sin embargo, presenta algunas
desventajas: su capacidad para conducir la corriente es cien mil
veces menor que la del cobre y cuesta
el doble que este metal.

Se ha demostrado que estos polímeros pueden tener
interesantes aplicaciones. A continuación, se detallan las
más prometedoras:

  • La malla trenzada de los cables coaxiles -que se
    utilizan, por ejemplo, en la
    televisión por cable- proporciona flexibilidad a los
    mismos permitiendo su mejor maniobrabilidad. La materia
    prima de estas mallas es el cobre, pero su trenzado es lento y
    trabajoso. Por eso, se está intentando construir una
    malla en base a un polímero conductor que se pueda
    extruir, al mismo tiempo que se forra el cable con aislante, lo
    que haría bajar los costos de
    producción.
  • Los LEDS o diodos
    luminiscentes se emplean como indicadores
    de determinadas funciones en
    una gran cantidad de equipos electrónicos (aparatos
    telefónicos, equipos de audio, computadoras, monitores,
    impresoras,
    hornos de microondas, relojes despertadores, etc.). En la
    actualidad se construyen con materiales semiconductores
    inorgánicos, por lo común arseniuro
    de_galio.
    Se interconectan dos estratos dopados para que actúen
    como electrodo positivo y negativo. Cuando la electricidad pasa
    a través de ellos, uno de los electrodos cede electrones
    y el otro, huecos con carga positiva. Las cargas positivas y
    negativas coinciden en la zona de unión, donde se
    combinan emitiendo luz. El color de la luz depende de las
    propiedades del semiconductor y del dopante; por lo general,
    los colores más fáciles de obtener son el rojo y
    el verde.
    Los LEDS de base orgánica prometen abaratar los costos
    de su fabricación debido a la materia prima más
    económica y a la disminución del número de
    conexiones entre diodos, ya que las películas
    orgánicas pueden colocarse en grandes extensiones, a
    diferencia de los de arseniuro de galio, que dependen del
    tamaño de las obleas del cristal.
  • La polianilina, que es soluble en agua, podría
    reemplazar las aleaciones
    de plomo que se utilizan actualmente para soldar y que son
    tóxicas. Sólo falta multiplicar su conductividad
    por diez mil.
  • La propiedad de disipar las cargas
    electrostáticas que poseen los polímeros los hace
    útiles para el apantallamiento electromagnético.
    Esto es, sirven como protección para evitar
    interferencias entre las señales eléctricas que
    producen distintos aparatos como, por ejemplo, el instrumental
    de un avión y los equipos portátiles
    electrónicos que poseen los pasajeros (por eso, durante
    el despegue y el aterrizaje, se les pide a los pasajeros que
    apaguen sus equipos electrónicos).
  • Los transistores de
    película delgada, que son componentes flexibles y
    transparentes, podrían servir como excitadores de las
    actuales pantallas de las computadoras portátiles, que
    en un futuro podrán ser hechas en su totalidad con
    plásticos conductores.
  • Las ventanas "listas" o "inteligentes" que
    serán ventanas que puedan cambiar de manera
    automática la transparencia y el color. En la actualidad
    ya existen algunos modelos de
    automóviles de lujo que las usan.
  • Las pilas y baterías recargables. Ya se
    realizaron varios intentos para fabricar pilas de botón
    que no han tenido mucho éxito, pero se espera la
    fabricación de nuevos modelos con mejor eficiencia.
  • Los materiales antiestáticos que se emplean
    como pavimentos y embalajes de microcircuitos podrán
    fabricarse con plásticos conductores debido a que este
    material disipa la carga electrostática.
  • Los sensores
    biológicos. Ya se fabrican etiquetas de polímeros
    que se colocan en lugares estratégicos de determinada
    mercadería y que se modifican con el tiempo de
    exposición y la temperatura. Son capaces de detectar
    determinados aromas, la presencia de pesticidas, de enzimas o de
    drogas.
  • Las pantallas flexibles serán uno de los
    logros más importantes. ¡Leer en una pantalla de
    computación como si fuera un diario!
    Estas pantallas podrían reemplazar a las pantallas de
    cristales líquidos debido a que los plásticos
    conductores tienen propiedades de flexibilidad, conductividad y
    capacidad fotoemisora inigualables.
  • Quizá la aplicación más
    ambiciosa sea la creación de músculos
    artificiales que puedan emplearse como prótesis. Al
    respecto, ya se han construido pinzas simples utilizando tiras
    de polímeros de diferentes conductividades; para hacer
    un músculo completo el requerimiento es que las tiras
    plásticas actúen de manera
    coordinada.

19. Bibliografía y Fuentes de Información Consultadas

  • QUÍMICA I, Sistemas
    materiales. Estructura
    de la materia. Transformaciones químicas, Editorial
    Santillana, POLIMODAL, varios autores, noviembre de 1999,
    Buenos Aires
    – Argentina
  • Normas del INTI para la producción de
    plásticos en la República Argentina
  • Revista "Noticiero Plástico", Nº 431,
    junio de 1998, Buenos Aires – Argentina
  • Investigación y Ciencia,
    N.° 228, septiembre de 1995.
  • Enciclopedia Encarta® 1998,
    Microsoft® Corporation
  • Diccionario Enciclopédico
    Salvat®.
  • Centro Uruguay Independiente, Informe de
    salubridad y reciclaje, marzo de 1998, Montevideo –
    Uruguay

Trabajo enviado uy realizado por;
Facundo Peláez

Partes: 1, 2
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