Acrylic Polymers *

Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS): Descripción, propiedades y aplicaciones

Descripción

El acrilonitrilo butadieno estireno o ABS es un termoplástico duro, resistente al calor y a los impactos. Es un copolímero obtenido de la polimerización del estireno y acrilonitrilo en la presencia del polibutadieno, resultado de la combinación de los tres monómeros, originando un plástico que se presenta en una gran variedad de grados dependiendo de las proporciones utilizadas de cada uno.

Básicamente, el estireno contribuye a la facilidad de las características del proceso, el acrilonitrilo imparte la resistencia química e incrementa la dureza superficial, y el butadieno contribuye a la fuerza de impacto y dureza total. Las porciones pueden variar del 15-35% de acrilonitrilo, 5-30% de butadieno y 40-60% de estireno.

El resultado es una larga cadena de polibutadieno entrecruzada con cadenas más cortas de poli(estireno-co-acrilonitrilo). Los grupos nitrilo de las cadenas vecinas, siendo polares, atacan cada uno de las bandas de las cadenas juntas haciendo el ABS más fuerte que el poliestireno puro.

El ABS se originó por la necesidad de mejorar algunas propiedades del poliestireno de alto impacto. Su fórmula química es

Para obtenerlo, originalmente se mezclaban emulsiones de dos polímeros, SAN y polibutadieno. La mezcla era coagulada para obtener el ABS.

Como ya se había comentado, se prefiere polimerizar estireno y acrilonitrilo en presencia de polibutadieno. De esa manera, una parte del estireno y del acrilonitrilo se copolimerizan formando SAN y otra porción se injerta sobre las moléculas de polibutadieno.

Propiedades generales

La incorporación del acrilonitrilo, estireno y butadieno, da ciertas características al material, que son listadas a continuación:

Acrilonitrilo:

Butadieno:

Estireno:

Dentro de sus propiedades físicas se encuentran:

Alguna de la resistencia a químicos se enlista a continuación

Aplicaciones

Debido a que las propiedades del ABS son suficientemente buenas para diversas aplicaciones, entre las que se encuentran:

Historia

En 1843 Ferdinand Redtenbacher (1809-1895) estudio el óxido de acrinoleína con un óxido de plata acuoso y ácido acrílico isolatado. Posteriormente, Friedrich Beilstein (1838-1883) produjo ácido acrílico mediante la destilación de ácidos hidroacrílicos en 1862. La investigación continuó con los esfuerzos de Edward Frankland (1825-1899), Duppon, Schneider, Richard Erlenmeyer (1825-1909), Engelhorn, Carpary y Tollens y quien compensó los esfuerzos fue el químico francés Charles Maureu (1803-1929) quien descubrió el acrilonitrilo en 1893. Él demostró que era un nitrilo del ácido acrílico.

Durante la Primera Guerra Mundial, el acrilonitrilo fue propuesto a trabajar en la manufactura del caucho sintético. Con la restauración del comercio después de la Guerra, el abastecimiento del caucho natural se incremento y lo hizo un sintético menos ventajoso, algunas compañías comenzaron a investigar otras aplicaciones del acrilonitrilo. La fibra sintética industrial fue una de las primeras opciones investigadas. Los desarrollos en las fibras de acrilonitrilo fueron obstaculizados hasta que los solventes apropiados fueron descubiertos, lo que permitió a las fibras ser formadas por hilado en seco o mojado.

En 1942, DuPont introdujo las fibras de poliacrilonitrilo bajo el nombre de Orlon, iniciando su producción a principios de 1950. El primer uso del copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), fue en la fabricación de equipaje ocurrido en 1948, patentándolo en el mismo año. En 1996, el ABS fue usado por primera vez en el exterior de las superficies de los helicópteros.

La dureza del copolímero de acrilonitrilo estireno lo hizo conveniente para muchos usos, sus limitaciones condujeron a la introducción de un caucho (butadieno) como un tercer monómero y a partir de aquí nació la gama de materiales popularmente designados como plásticos ABS. Estos llegaron estar disponibles a partir de 1950 y la variabilidad de estos copolímeros y la facilidad del proceso ha permitido al ABS llegar a ser el polímero más popular de la ingeniería.

Si necesita obtener información acerca de las empresas que fabrican y distribuyen ABS, haga click aquí

Fuentes e información complementaria:
http://www.textoscientificos.com/polimeros/copolimeros
http://www.styreneforum.org/glossary_index_es.html#top
http://www.geplastics.com/resins/es/materials/cycolac.html
http://www.monografias.com/trabajos14/polimeros/polimeros.shtml#
Enciclopedia del plástico, 2000, Tomo 1, pág: 104
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_16.html
http://www.bpf.co.uk/bpfindustry/plastics_materials_Acrylonitrile_Butadiene_Styrene_ABS.cfm
http://www.polymerprocessing.com/polymers/ABS.html
http://www.rtpcompany.com/info/guide/descriptions/0600.htm
http://composite.about.com/library/glossary/a/bldef-a114.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Acrylonitrile_butadiene_styrene
http://www.bookrags.com/sciences/sciencehistory/acrylic-plastic-woi.html

¿Qué son los Bioplásticos o plásticos biodegradabes?

Seguramente, el público en algún momento de los últimos años habrá leído o escuchado hablar de los bioplásticos, y tanto como un aporte para su esclarecimiento, como para poder entender hacia donde se orienta en este tema el mercado internacional, es importante aclarar algunos conceptos básicos.

Se definen como bioplásticos a aquellos materiales fabricados a partir de recursos renovables (por ejemplo, almidón, celulosa, melazas, etc.) y también a los sintéticos fabricados a partir de petróleo que son biodegradables (por ejemplo, la policaprolactona). Esta clasificación incluye las mezclas de ambos tipos, tal como las de almidón y policaprolactona, ya comercializadas en el primer mundo.

La biodegradabilidad es la degradación de sustratos complejos por parte de microorganismos siguiendo vías metabólicas catalizadas por enzimas segregadas por estos últimos, para obtener sustancias sencillas, básicamente agua, dióxido de carbono y biomasa, fácilmente asimilables por el medio ambiente. La velocidad de la biodegradación depende de la flora microbiana, la temperatura, la humedad y la presencia de oxígeno. Los microorganismos no segregan enzimas capaces de romper las uniones químicas de las macromoléculas poliméricas que constituyen los plásticos sintéticos commodities más usados comúnmente (en su mayoría derivados del petróleo), como polietileno (PE), polipropileno (PP), policloruro de vinilo (PVC), polietilentereftalato (PET), poliamidas (PA), poliestireno (PS), poliuretanos (PU), etc., por lo que estos materiales, de gran uso en la vida moderna, no son biodegradables.

Si no son biodegradables: ¿por qué se siguen usando entonces?, es la pregunta tantas veces formulada. Con los bioplásticos ocurre que su uso cobra real importancia sólo cuando, con un adecuado análisis de ciclo de vida (life cycle analysis) favorable, se cierra el círculo desde las materias primas hasta la disposición final de los residuos orgánicos que encara una determinada comunidad, y su aprovechamiento en la generación de biomasa.

También existen materiales biodesintegrables , que son mezclas de bioplásticos con polímeros sintéticos no biodegradables, que por acción de los microorganismos se pueden desintegrar, convirtiéndose básicamente en agua y dióxido de carbono sólo las macromoléculas de bioplástico, mientras que las macromoléculas de alto peso molecular del polímero sintético permanecen intactas. Desde el punto de vista de la “contaminación”, se percibe que no son una mejora al problema, por dejar ese residuo sintético sin degradar.

Por otro lado, se define como “plástico compostable” a aquel que es biodegradable , generando básicamente dióxido de carbono, agua, y humus, a una velocidad similar a la de los materiales orgánicos sencillos (por ejemplo la celulosa) y que no deja residuos tóxicos ni visibles. Existe normativa en la Unión Europea, como la Norma EN 13432 en vigencia desde enero de 2005, entre otras, que permite certificar los plásticos compostables y los envases fabricados a partir de éstos, de forma tal que el consumidor pueda distinguirlos fácilmente. La certificación y el etiquetado de los bioplásticos como biodegradables / compostables, permitiría tratar estos materiales post-consumo junto con la fracción orgánica (restos de comida, poda, papeles) de los residuos sólidos urbanos en plantas de compostaje, obteniéndose un compost de alta calidad que puede ser usado en fruti-horticultura o jardinería, entre otras aplicaciones.

Las empresas internacionales fabricantes de materiales plásticos están orientando sus esfuerzos en investigación y desarrollo hacia materiales producidos a partir de recursos renovables como alternativa a los combustibles fósiles, y utilizando como modelo el ciclo del carbono que se da en la naturaleza. Si hasta ahora los esfuerzos empresariales en este ámbito se concentraban sobre todo en Europa, Japón y USA, han comenzado a surgir empresas muy activas también en Australia, Brasil, Canadá, China, Corea, India y Taiwán. Respecto a los años anteriores, el incremento de la capacidad productiva ha causado un gran crecimiento relativo de su aplicación en la industria del envasado.

En Europa, el consumo de bioplásticos en envases y embalajes alcanzó en el año 2003 las 40000 toneladas, duplicando el consumo de 2001. Los envases y embalajes ecológicos compostables pueden encontrarse hoy en numerosos supermercados de toda Europa. Algunas grandes cadenas comerciales de Francia, Gran Bretaña, Italia y Países Bajos han comenzado a utilizarlos principalmente para el envasado de productos frescos como frutas y verduras, y para productos de higiene personal. También se los utiliza en el agro.
El elevado precio, en comparación con los materiales plásticos sintéticos commodities no biodegradables, es una variable que paulatinamente se está modificando.

Debido a que durante el último año el precio de los plásticos sintéticos convencionales creció entre un 30 y un 80%, algunos bioplásticos ya han alcanzado competitividad en costos. Dado que en el año 2005 el azúcar y el almidón han sido materias primas más económicas que el petróleo, se piensa que optimizando los procesos de fabricación y mejorando la relación costo-producción, el futuro de los bioplásticos a largo plazo (20 a 30 años) sería promisorio*. Es por eso que muchas empresas han comenzado a invertir en la fabricación de estos materiales.

En el mercado actual, los expertos opinan que los bioplásticos tienen inserción en algunos nichos de mercado, pudiendo llegar a cubrir hasta un 10% del mercado total de aplicaciones en plásticos en Europa, que es de 40 millones de toneladas. De acuerdo con este potencial, el presupuesto para investigación, desarrollo y lanzamiento de productos con aprovechamiento de materias primas renovables se ha duplicado en Alemania en 2005, alcanzando la cifra de 54 millones de euros*.

El desarrollo del sector también es impulsado por el firme respaldo de la clase política en Europa. La normativa de envases y embalajes alemana incluyó a partir de mayo de 2005 un ítem especial para envases y embalajes “compostables certificados”. Dicha normativa, establece que durante la fase de lanzamiento los productos quedan exentos de la obligación de cuotas de recolección y reciclado. Se prevé así impulsar la utilización de los bioplásticos en ese país*.

La mayor parte de la materia prima para la producción de bioplásticos proviene de los residuos agrícolas. Para la obtención de almidón se utiliza maíz, otros cereales y papa, como por ejemplo en Países Bajos. Los carbohidratos de estas fuentes naturales, se utilizan para la producción de plásticos biodegradables como ser ácido poliláctico (PLA) y polihidroxialcanoatos (PHAs). También pueden obtenerse a partir de subproductos obtenidos en la elaboración de alimentos, como el suero de leche. Esta vía tecnológica permitiría reducir y aprovechar los residuos sólidos de la industria alimentaria, así como el compostaje haría otro tanto a nivel de los residuos sólidos urbanos.

Para mencionar algunos ejemplos de nuevas inversiones encaradas por grandes productores de materia prima cabe destacar:
· Toyota (Japón) construyó una planta piloto para la producción de PLA (1000 toneladas anuales).
· Hycail (Países Bajos) abrió una planta de 50000 toneladas anuales de PLA de capacidad instalada.
· En China, Tianan opera una planta de PHA.
· En Europa, Procter and Gamble Chemicals está planeando instalar una planta para productir PHA.

Aplicaciones de los bioplásticos

Entre las aplicaciones de bioplásticos más destacadas que se han presentado en las Ferias Kunststoffe 2004 e Interpack 2005, realizadas en Düsseldorf, Alemania, se pueden mencionar:

· films de PLA para envasar productos frescos: frutas y verduras, quesos y productos de panadería;
· bandejas termoformadas rígidas de PLA cristal con tapa, para productos de confitería, pastas frescas y otros productos frescos (ensaladas y ensaladas de fruta, etc.);
· botellas de PLA para agua mineral y productos lácteos;
· envases de PLA para CDs y componentes electrónicos;
· bandejas de PLA para dispositivos descartables de uso en medicina humana y diagnóstico;
· vajilla descartable de PLA (por ejemplo vasos descartables de dispensers de agua);
· bandejas de polímero sobre la base de almidón de maíz, solubles en agua, utilizadas para bombones de chocolate y galletitas;
· films biodegradables sobre la base de almidón, con macro y microperforaciones para permitir la respiración de frutas y vegetales envasados;
· films de celulosa modificada para envases de dulces, chocolates y productos de panadería;
· cintas adhesivas de celulosa modificada;
· bandejas fabricadas con Mater-Bi ® expandido (Novamont) -mezclas de almidón y polímeros sintéticos biodegradables- para productos frescos;
· films de Ecoflexâ (Basf) (poliésteres biodegradables) para bolsas de residuos orgánicos; films para uso en agricultura (plasticultura); envases de frutas, ensaladas, hortalizas frescas y productos congelados; se lo puede biorientar para obtener films stretch, similares a los usados en nuestros hogares para envolver alimentos); puede usarse también como recubrimiento de bandejas de celulosa o almidón; films de mezclas de Ecoflex ® con PLA y almidón, para envasado de alimentos con atmósfera modificada (MAP), etc.

Como se puede observar, el tema de los bioplásticos, en sus diversas facetas, tiene un gran potencial a futuro por su evidente aporte ecológico y aprovechamiento de recursos naturales renovables, lo que constituye sus principales fortalezas. Sin embargo, en el estado actual de la técnica, podrían ocupar nichos de mercado acotados debido, entre otras cosas, a su alto costo y a su baja resistencia a la acción de los microorganismos en aplicaciones a la intemperie y en productos de larga vida útil. Ello debe ser tenido en cuenta por las empresas en el momento del desarrollo de nuevos productos, y por las autoridades, para encarar legislaciones racionales referentes al manejo de los residuos sólidos urbanos, en función de las capacidades tecnológicas actuales y de la realidad socio-económica de cada comunidad.

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Fuente: http://www.inti.gov.ar/sabercomo/sc39/inti6.php

* “Bioplastics at the leading edge of change”. International Biodegradable Polymers Association & Working Groups (IBAW). Berlín, 30/01/06.

Autores: Lic. Gabriela Fernández, Ing. Alejandro Ariosti