MATERIALES DE ENVASES _ 24 / 05 / 2017

Poliestireno, el polímero de las mil caras

Categorías: Poliestireno


Poliestireno, el polímero de las mil caras

Cuando hablamos del poliestireno, realmente estamos hablando de una familia de polímeros cuyo “padre” es el monómero estireno y al polimerizarlo obtenemos sus “descendientes familiares” los cuales son muy variantes, desde rígidos a espumosos, pasando por transparentes y frágiles como el cristal, hasta los resistentes al alto impacto.
 
Ángel Roberto
 
Los orígenes de este multifacético material está en el mundo de la perfumería, específicamente en el árbol Liquidambar orientalis, muy común en el suroeste de Turquía.
 

 
De este árbol se extrae una resina conocida como estoraque (storax), ampliamente conocida en el mundo de la perfumería debido a su fragancia persistente y su capacidad de ralentizar la evaporación de otros compuestos que contribuyen al olor general. Este efecto "fijador" mantiene la fragancia original para un tiempo más largo.
En 1839, Eduard Simon, un boticario alemán estaba tratando de separar los componentes del estoraque por medio de la destilación. Una de las fracciones que obtenía era una sustancia aceitosa que parecía ser un solo compuesto; Simon le dio el nombre de estireno y lo almacena en una botella que estuvo expuesta a la luz solar; para su sorpresa, unos días más tarde observó que su estireno había cambiado de un aceite en una masa translúcida dura. Como no había agregado nada a la muestra, pensó que debía haber reaccionado con el oxígeno y apodó el nuevo material como styroloxyd (óxido de estireno).
Al final resultó que Simon estaba equivocado. Por 1845, August Wilhelm Hofmann, químico alemán y colega de Justus von Liebig, junto con el químico de origen jamaicano Jhon Buddle Blyth, realizaron las mismas experiencia pero en ausencia de oxígeno, demostrando que el estireno no se oxidaba, por lo que cambiaron el nombre de la sustancia a metastyrol. En 1866, Marcelin Berthelot identificó la formación de Metastyrol/Styroloxyd de estireno como un proceso de unión de varias cadenas.

En 1920 el químico alemán Hermann Staudinger se aventuró a afirmar la teoría de las macromoléculas o teoría de la polimerización, en la cual postuló que los compuestos de alto peso molecular, como el caucho, se deben a la vinculación de un gran número de pequeñas moléculas, lo que denominó como polimerización: unidades de repetición individual que se unen entre sí por enlaces covalentes.

Su teoría desató una fuerte controversia y fue rechazada por la comunidad científica de la época. No obstante, Staudinger continuó su trabajo y se dio cuenta que el principio no aplicaba únicamente a los polímeros naturales sino también a los sintéticos; en uno de sus experimentos calentó el estireno generando la reacción en cadena que produce las macromoléculas; esto confirmó su teoría y apodó con el nombre de poliestireno a esta sustancia, dejando a un lado los nombres anteriores (Styroloxyd/ Metastyrol) que se basaban en la oxidación del estireno. Staudinger fue recompensado con el Premio Nobel de Química en 1953.

 
                                 
Hermann Staudinger
 
 
Los poliestirenos más comunes en el mundo del packaging son:
 
· Poliestireno Cristal o de Uso General (PS)
· Poliestireno Grado Impacto (PS-I)
· Poliestireno Expansible (EPS)


 
2ª fase: la industrialización
En Ludwigshafen, Alemania, entre 1929 y 1931, la empresa Badische Anilin & Soda-Fabrik, más conocida como BASF y bajo la dirección de Kurt Meyer y Herman Mark, desarrolló un reactor para la producción de poliestireno extruido en forma de gránulos y comenzó la fabricación de piezas que anteriormente eran fabricadas en zinc.Había nacido el poliestireno genérico (PS).
Al otro lado del Atlántico, la industria química fundada por Herbert H. Dow, Dow Chemical Company, inició sus investigaciones sobre el mundo de los polímeros desde 1930 y gracias a varios investigadores entre los cuales se encontraba la Dra. Sylvia Stoesser, considerada la primera química de sexo femenino en los Estados Unidos (análoga de Marie Curie en Francia), el equipo desarrolló un inhibidor que fue clave en el proceso de comercialización para la producción de estireno con alta pureza y bajo costo. Esto permitió, a partir de 1937, la producción de un poliestireno tan transparente que la gente decía que parecía de cristal. Le dieron el nombre comercial de Styron.
 

 
Pero las investigaciones de Dow Chemical Company con el nuevo material continuaron y, en 1941, los investigadores del laboratorio de Físico-Química dirigidos por Ray McIntire descubren la forma de hacer una espuma a base de poliestireno, pero se dan cuenta que ese mismo método lo había patentado el inventor suecoCarl Georg Munters y Dow adquiere los derechos exclusivo de uso de las patentes. La compañía encontró maneras de producir grandes cantidades de poliestireno extruido en forma de espuma de celda cerrada que resiste la humedad.

Este nuevo material Dow lo registró en 1943 como Styrofoam,una marca registrada de la espuma de poliestireno extruido de célula cerrada (XPS). Hay que hacer la acotación que hoy en día se confunde mucho con el poliestireno expandido (EPS), que más adelante comentaremos. Hoy en día el Styrofoam es utilizado principalmente en la construcción como paneles aislantes de espuma.
 

 
La historia nos hace regresar nuevamente a la empresa BASF AG en Alemania, ya después de la Segunda Guerra Mundial, en 1949, cuando el químico Fritz Stastny, que trabajaba en el desarrollo de diferentes productos sintéticos para su uso en aglutinantes, plastificantes y productos similares a la goma, se orientó a la investigación de productos especializados en el sector de las espumas. Su invento más importante fue el desarrollo de un proceso para transformar el poliestireno en una espuma porosa con lo cual obtuvo perlas de poliestireno pre-expandidas mediante la incorporación de hidrocarburos alifáticos como el pentano. Estas perlas son la materia prima para piezas de moldeo o en hojas de extrusión. BASF y Stastny solicitaron una patente titulada “Proceso para la producción de materiales porosos o piezas moldeadas porosas de polímeros” que fue presentada en 1950 y otorgada en 1952. El producto comercialmente se conoce como Styropor(poliestireno expandido EPS).
 

 
La BASF tuvo una genial idea para promocionar la facilidad de moldeo del Styropor, al obsequiar durante la feria del plástico de Düsseldorf en 1952 un barco de unos 10 cm de largo y 4 cm de ancho hecho de Styropor a sus visitantes; la publicidad atrajo considerablemente la atención.


 
El poliestireno expandido estuvo destinado a la conquista de los mercados del mundo. Esta espuma plástica se rellena con un 98% de aire, por lo que captura sus beneficios: liviano y aislante, estas propiedades muy bien acogidas por la industria de la construcción y del envase. Su uso para envases lo podemos ver especialmente en vasos, por su propiedad como aislante térmico; y en embalajes de protección para productos delicados, por su excelente propiedad de amortiguamiento a impactos, además de su posibilidad de moldeo en formas complicadas.
 

Imagen: ANAPE
 
Desde su nacimiento el poliestireno cristal tenía la gran desventaja de su fragilidad, por eso su nombre “cristal”. Tras varios experimentos fallidos, en 1954 Dow logró resolver el problema al añadir en su proceso una etapa de “prepolimerización” bajo fuerte agitación; con esta tecnología se logra la producción del Poliestireno de Alto Impacto.
El poliestireno de alto impacto es muy utilizado en el mundo del empaque en bandejas para alimentos, el tradicional empaque de los compact disc y muy posiblemente lo encontraremos en el bolso de todas las mujeres.
 

 
Similar a los demás polímeros, el multifacético poliestireno no sólo tiene un sitial en el mundo del packaging, sino una fuerte presencia en el área de la construcción, especialmente el EPS y el XPS por sus excelentes propiedades de relleno aislante. Hay que hacer notar que dentro del vertiginoso mundo que nos rodea, nuestro estilo de vida nos ha llevado a alimentarnos fuera de nuestro hogar, acudimos a establecimientos de comida rápida, comemos y bebemos mientras caminamos, tomamos el café matutino en nuestro vehículo; y en todos estos sitios encontraremos presente el poliestireno.
 
 
Bibliografía y Webliografía:
 
· ABC-Pack-com - http://www.abc-pack.com/enciclopedia/historia-del-poliestireno-expandidoeps/

· BASF.com - https://www.basf.com/de/en/company/about-us/history.html

· Dow Chemical Company -  http://www.dow.com/company/aboutdow/history/timeline.htm

· Plastic Historical Society - http://www.plastiquarian.com/index.php?id=74

· The Human Touch of Chemistry - http://humantouchofchemistry.com/the-history-of-polystyrene.htm

· Inventors About.com - http://inventors.about.com/od/pstartinventions/a/styrofoam.htm

· The Plastic Portal -  http://www.plasticseurope.es/que-es-el-plastico/historia-de-los-plasticos.aspx

· Textos científicos.com - http://www.textoscientificos.com/polimeros/poliestireno-expandido

· Wikipedia
http://www.wikipedia.org/

 
 
Ángel Roberto es ingeniero mecánico y economista empresarial de formación, ingeniero de packaging por profesión. Atraído por el mundo del envase desde hace más de 20 años, ha trabajado en empresas multinacionales de cosméticos y alimentos con responsabilidades crecientes. Actualmente está dedicado al asesoramiento de empresas de gran consumo y productoras de envases.