POLÍMEROS Y POLÍMEROS SANITARIOS 

A lo largo que ha pasado el tiempo, los humanos nos hemos visto enfrentados a diferentes necesidades o problemas, para lo cual hemos inventado un sin número de máquinas y objetos que nos ayudan a solucionarlos. Desde maquinas a grande escala, hasta creaciones en tamaños muy pequeños, y siendo siempre los principales componentes de estas los metales, la loza, etc. Pero ante las nuevas necesidades de fabricación como por ejemplo, optimización de recursos y disminución de contaminación, ¿son los metales y las cerámicas los mejores materiales de producción? En esta discusión es donde han cobrado cada vez más fuerza los plásticos o mejor llamados Polímeros. La amplia gama de características positivas que poseen, como su reducido peso y aún más inferior precio (comparado con otros materiales) los han llevado a reemplazar a los metales y otros materiales, en una considerable cantidad de cosas, como por ejemplo piezas para una máquina, elementos en baño, tableros de un vehículo, por nombrar algunos. 

A continuación veremos un poco de historia de los polímeros, las características que poseen estos, ya sean físicas, mecánicas y químicas, y las principales aplicaciones que se le dan. Otro aspecto fundamental que expondremos de este tan importante material hoy en día es la ventaja que posee con respecto a otras materias primas en lo que refiere a contaminación, que sin duda lo deja un peldaño arriba de muchos otros materiales, por lo necesario que es en estos tiempos, dañar lo menos posible al medio ambiente.

Polímeros 

Polímero es una macromolécula formadas por la unión de la unidad básica monómeros.

OBTENCIÓN 

Los polímeros son obtenidos por la unión de las unidades de monómeros que normalmente son obtenidos del petróleo, gas natural, caucho, carbón mineral, etc. 

Esta unión de monómeros para formar la macromolécula polímero se denomina polimerización, se clasifican en “Polimerización por pasos” o “Polimerización por cadena”. Esta polimerización puede variar dependiendo del tiempo en que se emplea y la temperatura que se le aplique a esta, ya sea en las características de las cadenas (más gruesas)

Existen dos tipos de polimerización 

• Polimerización por condensación 

En cada unión de los polímeros se desprende una molécula pequeña, debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto porque este perdió la masa de la molécula pequeña lo que es difícil calcular el número exacto de monómeros.

Los polímeros de condensación se dividen en: 

• Homopolimeros: son los materiales plásticos que contienes una sola unidad y que tienen menos irregularidades en los extremos de las cadenas. Como lo son: el PVC, el poliprolineno, Polietilenglicol, siliconas.

• Los Copo limeros: Contienen varias unidades estructurales, como es el caso de los materiales plásticos en los que participa el estireno. Podemos realizar combinaciones de monómeros con el fin de modificar las propiedades de los polímeros y lograr nuevas aplicaciones. Como lo son las baquelitas, Poliésteres, Poliamidas.

• Polimerización por adición 

En este tipo de polimerización la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. 

Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura hemolítica: Iniciación: CH2=CHCl + catalizador ⇒ •CH2–CHCl• Propagación o crecimiento: 2 •CH2–CHCl• ⇒ •CH2–CHCl–CH2–CHCl• Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado. 

Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de distintas cadenas.

Características físicas, mecánicas y químicas

Propiedades físicas de los polímeros 

Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasi cristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. 

La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas. La temperatura a la que funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf). Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf. Pero también las propiedades físicas de estas moléculas difieren bastante de las propiedades de los monómeros que las constituyen. 

• Las propiedades van a estar influenciadas por la estructura interna, presencia de fuerzas Intermoleculares, etc. 
• Al ser grandes moléculas, la estructura es generalmente amorfa. 
• Notable plasticidad, elasticidad y resistencia mecánica. 
• Alta resistividad eléctrica. 
• Poco reactivos ante ácidos y bases. 
• Unos son tan duros y resistentes que se utilizan en construcción: PVC, baquelita, etc. 
• Otros pueden ser muy flexibles (polietileno), elásticos (caucho), resistentes a la tensión (nailon), muy inertes (teflón), etc

Propiedades mecánicas de los polímeros 

Se dan por la composición de los polímeros, así como de la estructura molecular, tanto a nivel molecular como supramolecular. Actualmente las propiedades mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología. 

Los polímeros pueden formar plásticos de gran resistencia mecánica pero poca a la temperatura. Algunos platicos pueden presentar flexibilidad y rigidez. 

Los plásticos flexibles como el polietileno y el polipropileno difieren de los plásticos rígidos en el sentido que no soportan tan bien la deformación, pero tampoco tienden a la ruptura. El módulo inicial es elevado, o sea que resisten por un tiempo la deformación, pero si se ejerce demasiada tensión sobre un plástico flexible, finalmente se deformará. 

Las fibras como el KevlarTM, la fibra de carbono y el nylon tienden a exhibir curvas tensión estiramiento como la de color celeste que se ve en el gráfico de arriba. Al igual que los plásticos rígidos, son más resistentes que duras, y no se deforman demasiado bajo tensión. Pero cuando es resistencia lo que se requiere, las fibras tienen mucho que ofrecer. Son mucho más resistentes que los plásticos, aún los rígidos, y algunas fibras poliméricas como el KevlarTM, la fibra de carbono y el polietileno de peso molecular ultraalto poseen mejor resistencia a la tensión que el acero.

Propiedades químicas de los polímeros 

Las propiedades químicas de los polímeros se manifiestan a través de la afinidad que tengan los elementos constitutivos del polímero con el medio al cual están expuestos. Todos los átomos de los polímeros están combinados, sin embargo existe el riesgo de la disolución, la cual hace que los elementos se separen del polímero, y debido a esto no deben ser expuestos a solventes (acetona, alcohol, etc.). 

• Son permeables a muchos fluidos. 
• La exposición a la radiación solar puede hacer que el material se averíe, pierda pigmento, se fracture y se rompa según la cantidad de calor. 
• No son afectados por el fenómeno de corrosión; los elementos ya están oxidados naturalmente. 
• No reaccionan con ácidos. 
• Fenómeno en el cual los elementos combinados tienen una mayor afinidad con algún elemento del medio que lo rodea, que con los elementos del mismo polímero. 
• Fenómeno en el cual fluidos, líquidos y gases, puedan pasar a través de los intersticios de los polímeros. 
• Infrarrojo (Gran longitud de onda) y Ultravioleta (Baja longitud de onda).

Aplicaciones de los polímeros

Las aplicaciones que se les dan a los polímeros dependen netamente de sus características físicas, mecánicas y químicas, ya que algunos tienen mejor comportamiento que otros dependiendo de donde son sus aplicaciones. 

Aplicaciones según sus características 

• Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. 
• Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original.
• Termoplásticos: cambian de forma se vuelve líquido al calentarlos y se endurecen al enfriarlos por lo que pierde su forma. Su estructura molecular presenta pocos entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC. 
• Termoestables: que no cambian de forma, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas. 
• Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. 
• Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión. 
• Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

Aplicaciones comerciales de los Polímeros 

A continuación definiremos algunos de los polímeros que son más usados y comunes en cuanto a las aplicaciones comerciales que se le dan a este material. Definiremos sus nombres, algunas características y sus correspondientes aplicaciones en el comercio:

Polietileno 

Nombre comercial: Polietileno 

Propiedades Físicas y Químicas: Es un polímero termoplástico. Es un material traslucido y posee la gran capacidad de resistir los ataques de productos químicos 

Aplicaciones: Es utilizado en la fabricación de envases debido a su característica resistente a ataques químicos ya nombrada anteriormente. También es muy utilizado en la elaboración de implementos de escritorio, juguetes y bolsas plásticas.

Poliestireno Expandido 

Nombre Comercial: Plumavit o Aislapol, de ambas formas es conocido en Chile 

Propiedades Físicas y Químicas: Posee una amplia gama de características positivas, ya que no se pudre, no se enmohece ni se descompone, lo que lo convierte en un material idóneo para la venta de productos frescos ( muy utilizados en la venta y transporte de alimentos marinos), son ligeros, resistentes a la humedad y capaces de absorber los impactos 

Aplicaciones: En forma de espuma se le denomina Plumavit, como protector de golpes de aparatos delicados o para mantener el calor de la comida dentro de él.

Polipropileno 

Características: Posee una buena resistencia a la distorsión térmica, buena resistencia a la fatiga y son inertes 

Aplicaciones: Partes de autos, embalajes, maletas y electrodomésticos.

Poliacrilonitrilo 

Características: Buena transmisión de luz, excelente resistencia a la degradación, pero malas propiedades mecánicas. Aplicaciones: Fibra de lana, mantas , lentes, ventanas de avión, etc.

Poliamidas 

Nombre comercial: Nylon 

Características: Buena resistencia a la tensión, esta fibra no deja pasar el agua, amortigua golpes, ruidos y vibraciones y posee una muy buena resistencia al desgaste y al calor 

Aplicaciones: Fibras de Nylon, polainas, cerdas de cepillo de dientes, paracaídas, cuerdas de guitarra.

Policarbonatos 

Características: Son estables, poseen buena resistencia química y al impacto, son dúctiles y poseen buena transparencia Aplicaciones: Cascos, engranajes, equipamiento luminoso, CD’s, películas fotográficas.

Poliésteres 

Características: tienen excelentes propiedades eléctricas y poseen un bajo costo, se dividen en: 

Tereftalato de poli butadieno (PBT): Son usados principalmente como conectores, enchufes, consolas y timbres. 

Tereftalato de polietileno(PET) : Son utilizados como alfombras, encordelado de neumático, resina de envase.

Poliuretanos 

Aplicaciones: Sus principales aplicaciones son suelas de zapato, partes de automóviles, fibras y espuma

Caucho Natural

Aplicaciones: Sus usos más comunes son como neumáticos, tacones y suelas de zapatos.

Reciclaje 

Los desechos plásticos no tienen la capacidad de ser inmersos nuevamente en la naturaleza una vez ya utilizados, es por esto que el reciclado de estos productos plásticos es tan importante y eficiente. De esta forma se ha encontrado un medio adecuado para evitar la contaminación que se produciría por estos desechos. Básicamente este proceso consiste en recolectarlos, limpiarlos, separarlos de acuerdo a su composición y volver a fundirlos para reutilizarlos de la manera más conveniente.

Hoy en día, los plásticos representan más del 12% de la cantidad de residuos sólidos urbanos, una cantidad que supera con creces el porcentaje que era en 1960, cuando los plásticos eran menos del 1% del flujo de residuos, es por esto que se hace sumamente necesario e importante para un completo desarrollo de la sociedad, el poseer sistemas de reciclaje eficientes, que respondan a la necesidad de reducir la contaminación. En países desarrollados, el plástico suele recogerse en recipientes específicos de reciclaje en la acera o en sitios destinados a ser recogidos. Estos van a un centro de recuperación de materiales, se ordenan de acuerdo al tipo de plástico, se embalan y son enviados a un centro de recuperación en donde se muelen en pequeños copos, estos se funden, son filtrados y se transforman en gránulos, los que son enviados a plantas de fabricación de productos, en donde se transforman en nuevos productos plásticos. 

Hay dos tipos principales de plásticos, los cuales se procesan de forma diferente. Por un lado los llamados termoplásticos, de fácil reciclaje ya que se funden con calor y pueden ser reutilizados dándoles una nueva forma. Éstos son los envases PEBD, PEAD, PP, PET, PVC, PS, EPS y PC.

El otro gran grupo de plásticos, comprende a los termoestables, que son más difíciles de reciclar ya que para fundirlos es necesario romper la estructura de sus moléculas. Forman parte de estos plásticos las resinas fenólicas y las ureicas.

Hay dos formas de reciclar el plástico, una es la mecánica y otra la química. Los termoplásticos pueden ser reciclados de forma mecánica, la cual consiste en la trituración, remoción de otros materiales (como etiquetas), lavado, secado y extrusión. La extrusión consigue reducir el plástico a una estructura llamada pellets, (gránulos plásticos) que es la materia prima para la realización de nuevos objetos hechos con plástico reciclado, pero lamentablemente los plásticos reciclados son de menor calidad que el material nuevo (material virgen). Cada vez que el material es reciclado sufre un proceso de degradación que disminuye sus propiedades.

La forma de reciclaje más costosa es la química. Esta se utiliza con los plásticos termoestables. En la misma es necesario transformar la estructura molecular del plástico en forma de polímeros a monómeros, es decir que el plástico vuelve a la estructura simple que tenía al comienzo de su existencia. El resultado es un material completamente igual al plástico virgen, pero el proceso es más caro que la obtención de los polímeros directamente del petróleo. 

Actualmente se estudia y toma cada vez más peso la idea de sustituir los plásticos actuales por plásticos biodegradables, lo cual disminuiría el efecto contaminante de estos en el medio ambiente. Los desechos de plásticos biodegradables pueden ser tratados como desechos orgánicos y eliminarlos en los depósitos sanitarios, donde su degradación se realice en cortos períodos de tiempo.

Plásticos Sanit

Antes que todo recordaremos ¿Qué es el polietileno? es una resina termoplástica, semicristalina, perteneciente a la familia de las poli olefinas, que provienen de los hidrocarburos simples, en donde su estructura contiene átomos de hidrogeno y carbono con dobles enlaces en los carbonos. Poseen excelentes propiedades eléctricas y muy buena resistencia química, a la vez son materiales translucidos, de pesos ligeros, resistentes y flexibles, pero a medida que aumenta la temperatura en su proceso, el sólido va haciéndose más blando y finalmente se funde a unos 110°C transformándose en un líquido transparente, si se reduce la temperatura por debajo de la normal, el sólido se hace más duro y rígido, y se alcanza una temperatura a la cual una muestra no puede doblarse sin romperse. Estos pueden ser fácilmente distinguidos de otros plásticos debido a que flotan en el agua.

Como ya sabemos existe una gran gama de plásticos de ingeniería ya sean para extrusión, inyección, soplado, termo formado, roto moldeo de compresión y maquinado, pero también existe un polietileno llamado o abreviado Sanit HMW que a continuación daremos a conocer algunos de sus aspectos como obtención de este, sus características físicas, químicas y mecánicas, y sus principales aplicaciones en la vida cotidiana. 

Los plásticos Sanit HMW poseen aproximadamente un peso molecular de 500.000 gr/nd, este tipo de plástico ofrece una buena combinación de rigidez, tenacidad y resiliencia, junto con una buena resistencia al desgaste y a la abrasión, además de poder ser soldado con facilidad. Sanit es un tipo de polietileno usado principalmente en la industria de alimentación ya sea manipulación de carnes y pescados entre otros. Además de todo tipo de aplicaciones mecánicas, químicas y eléctricas.

Obtención 

Es un proceso de baja presión en donde se utilizan catalizadores que por lo general son del tipo oxido de un metal de transición o del tipo Ziegler-Natta, en este proceso se utiliza un solvente el cual disuelve al monómero, al polímero y al iniciador de la polimerización. Al diluir el monómero con el solvente se reduce la velocidad de polimerización y el calor liberado por la reacción de polimerización es absorbido por el disolvente. Generalmente se pude usar benceno o clorobenceno como solventes. En la polimerización en masa se polimeriza solo el monómero, por lo general en una fase gaseosa o liquida, si bien se realizan también algunas polimerizaciones en estado sólido. Esta es una polimerización directa de monómeros en un polímero, en una reacción en la cual el polímero permanece soluble en su propio monómero.

Características principales 

Es una material con gran resistencia a los agentes químicos ya que la presencia de estos pueden dañar directa o indirectamente a las personas, los bienes o al medio ambiente, amplio rango de temperaturas de trabajo (de -40 a 120°C), impermeabilidad al agua, rechaza todo tipo de bacterias, olores y sabores, lo cual permite la manipulación de alimentos y otros compuestos. 

Posee un bajo coeficiente de roce por ende no impide el contacto y movimiento de un cuerpo cualquiera en su superficie, tiene la capacidad de soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos lo cual lo hace rígido. Además decir que no es flexible ya sea por las necesidades o aplicaciones por la cual este plástico está diseñado.

Principales Aplicaciones 

Para la elaboración de envases, en donde estos deben ser inertes y adecuados ya que en parte no pueden contener ninguna sustancia extraña que implique daño a la salud del consumidor o que modifique las características del alimento y a la vez se deben tomar en cuenta la compatibilidad con el alimento que debe ser envasado y su capacidad de protección y relación con las alteraciones de pérdida o absorción de humedad, reacciones oxidativas, pérdida o absorción de compuestos volátiles, efectos indeseables de la luz y la contaminación de microorganismos. 

También es aplicado como aislante acústico, cubierta de los mesones de corte, tanque para almacenamiento de productos químicos, placas de corte para carnes, pescados y alimentos, tornillo de alimentación en proceso alimenticio. 

Además para la aislación de cables eléctricos, fabricación de juguetes, cajas de plástico, mangueras, blíster para medicamentos, utilizado para objetos que sean para marcos de ventanas y puertas, para cañerías, entre otras.

Sin duda alguna los plásticos o polímeros han revolucionado el mundo de la industria en cuanto a utilización de este producto para la fabricación de piezas o elementos que antiguamente eran netamente de algún otro material como metal, cerámica, etc. 

A medida que han pasado los años y la tecnología ha ido en avance, los plásticos han mostrado nuevas ventajas y características positivas que hacen que cada vez sean más confiables, llevando esta situación a límites insospechados de aquí a futuro. No cabe la menor duda que los plásticos, debido a su extensa variedad pueden suplir necesidades que hace algunos años era inpensado para estos. El tope de crecimiento industrial de este material no se ve en el horizonte, a menos que el hombre sea capaz de descubrir o fabricar por su propia cuenta un material que supere al plástico en a lo menos la mitad de sus características positivas, lo que realmente no está agendado por ninguna persona que se relacione en este rubro, ya que el plástico ha dejado demostrado que está dentro, o es, uno de los materiales más versátiles y económicos hoy en día en la industria.