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PETROQUIMICA Y TECNOLOGIA DE POIMEROS

Petroquímica en electrodomésticos y aparatos eléctricos

PETROQUÍMICA Y TECNOLOGÍA DE POLÍMEROS Curso 2013-2014 Luis Losada López Javier Otero Santos Ana Pardeiro Mariño Carlos Santiago Sarasquete

PETROQUÍMICA EN ELECTRODOMÉSTICOS Y APARATOS ELÉCTRICOS

Índice 1. Introducción 2. Materias Primas Polimerización por condensación: ........................................................ 4 Polimerización por adición: ..................................................................... 5 2.1 PE (Polietileno) ........................................................................................ 5 2.1.1

Características y propiedades: ................................................. 5

2.1.2

Materias primas ............................................................................ 6

2.1.3

Reacciones ................................................................................... 7

2.1.4

Síntesis ............................................................................................ 8

2.1.5

Aplicaciones ................................................................................. 9

2.2

PS (Poliestireno) ................................................................................... 9

2.2.1

Características y propiedades .................................................. 9

2.2.2

Materias primas. ......................................................................... 10

2.2.3

Reacciones ................................................................................. 11

2.2.4

Síntesis .......................................................................................... 11

2.2.5

Aplicaciones ............................................................................... 13

2.3

PP (Polipropileno) .............................................................................. 13

2.3.1

Características y propiedades ................................................ 13

2.3.2

Materias primas .......................................................................... 14

2.3.3

Reacciones ................................................................................. 15

2.3.4

Síntesis .......................................................................................... 15

2.3.5

Aplicaciones ............................................................................... 16

2.4

(PMMA) Polimetilmetacrilato .......................................................... 16

2.4.1

Características y propiedades ................................................ 16

2.4.2

Materias primas .......................................................................... 17

2.4.3

Reacciones ................................................................................. 18

2.4.4

Síntesis .......................................................................................... 18

2.4.5

Aplicaciones ............................................................................... 19

2.5

PC (Policarbonato) ........................................................................... 19

2.5.1

Características y propiedades ................................................ 19

2.5.2

Materias primas .......................................................................... 19

2.5.3

Reacciones ................................................................................. 20

2.5.4

Síntesis .......................................................................................... 21

2.5.5

Aplicaciones ............................................................................... 22 1

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2.6

PF (Baquelita) .................................................................................... 22

2.6.1

Características y propiedades ................................................ 22

2.6.2

Materias primas .......................................................................... 23

2.6.3

Síntesis .......................................................................................... 23

2.6.4

Aplicaciones ............................................................................... 24

2.7

PTFE (Teflón) ....................................................................................... 24

2.7.1

Características y propiedades ................................................ 24

2.7.2

Materias primas .......................................................................... 25

2.7.3

Síntesis .......................................................................................... 25

2.7.4

Aplicaciones ............................................................................... 26

3.Ejemplos 3.1 CD y DVD ............................................................................................... 27 3.1.1

Historia.......................................................................................... 27

3.1.2

Justificación de la elección del policarbonato.................... 27

3.1.3

Proceso de fabricación de Cd-DvD ....................................... 29

3.2

Sandwichera ..................................................................................... 31

3.3

Piezas antiguas .................................................................................. 32

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1. Introducción A principios del siglo XX, los inventores aprovechaban la energía eléctrica mediante el uso de baterías y líneas de corriente para crear los primeros electrodomésticos. Durante la década de los años 20 las ciudades más importantes se electrificaron, por lo que se les dio a los fabricantes una base para comenzar a comercializar sus productos a gran escala. Después de la segunda Guerra Mundial las fábricas tenían la capacidad de concentrarse en la producción de bienes de consumo; los hogares comenzaron a llenarse de electrodomésticos y aparatos electrónicos, debido a los servicios y la gran comodidad que estos aportaban. Estos últimos 20 años han supuesto para el mundo de los electrodomésticos, las telecomunicaciones y la tecnología en general, un despegue espectacular. En la actualidad, la penetración en los hogares de reproductores DVD, electrodomésticos inteligentes, reproductores MP3 y telefonía móvil ha superado con creces las expectativas de los fabricantes. Aquellas imágenes futuristas que nos hacían llegar los cineastas de ciencia ficción, son hoy hechos reales que cada día van quedando obsoletos por la llegada de nuevos aparatos electrónicos y electrodomésticos.

Ilustración 1: Plancha eléctrica. Una novedad en su momento, una necesidad en la actualidad.

La industria petroquímica es una plataforma fundamental para el crecimiento y desarrollo de todas estas cadenas industriales. La función de la industria petroquímica es transformar el gas natural y algunos derivados del petróleo en las materias primas que representan la base de estas cadenas productivas. Los primeros electrodomésticos estaban hechos de metales y hierro fundido, eran aparatos muy pesados, de baja resistencia y durabilidad. Dichos materiales comenzaron a sustituirse por plásticos debido a sus características: son más fáciles de trabajar, aportan una mayor resistencia mecánica, combinada con un bajo peso, un aumento sustancial de la seguridad, y la posibilidad de ofrecer un diseño más atractivo.

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La industria de fabricación de plásticos tuvo su gran expansión a partir del año 1909 con el descubrimiento de materiales como la baquelita (primer polímero totalmente sintético descubierto) descubierta por el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland) y el nylon (Su descubridor fue el químico Walace Carothers), que sustituirían a productos hechos de madera o metal ligero. Estos productos no podrían haber llegado en mejor momento debido a los enormes mercados potenciales, como el del automóvil, la radio y la telefonía, que estaban comenzando a cambiar el mundo. Los plásticos son materiales orgánicos poliméricos, mayoritariamente de origen sintético. El nombre deriva del adjetivo “plástico”, que denota elasticidad y flexibilidad que permite modelar un determinado material. Los plásticos más utilizados en esta industria son: el poliestireno, las poliolefinas (polietileno y polipropileno), el polimetilmetacrilato, y en menor medida otros plásticos como pueden ser los policarbonatos, la baquelita o el teflón. En el siguiente apartado se explicarán con detalle estos materiales.

2. Materias Primas Los plásticos se producen mediante la polimerización, la unión química de monómeros en polímeros. Para la fabricación de estos plásticos es necesario que la industria petroquímica suministre los monómeros y junto con la adición de distintos aditivos se modifican sus propiedades, que vienen determinadas por el tamaño y la estructura de la molécula del polímero. En su estado más básico los plásticos se producen como polvos, gránulos, líquidos y soluciones, a partir de estos se siguen distintas técnicas para fabricar los objetos; todas las técnicas tienen en común el calentamiento del material plástico e introducirlo en un molde para darle la forma deseada al polímero. Antes de abordar los diferentes materiales que se utilizan en esta industria es necesario explicar los dos posibles mecanismos de reacción para la síntesis de éstos, la policondensación y la poliadición. Polimerización por condensación: Reacción química que se da entre los grupos funcionales presentes en las moléculas del monómero. Como consecuencia se produce la liberación de una molécula pequeña, generalmente agua, metanol o ácido clorhídrico. El proceso cuenta de dos etapas, una primera en la que polimerizan todos los monómeros a dímeros y trímeros y una segunda en la que se forma el polímero por asociación de los dímeros y trímeros. Los monómeros bifuncionales producirán polímeros lineales, mientras que los polifuncionales darán polímeros reticulados. Además aparecerán heteroátomos (cualquier átomo salvo el carbono y el hidrógeno, que forma parte de un compuesto orgánico) en la espina dorsal del polímero obtenido. Las grandes familias de plásticos obtenidos por policondensación son: resinas fenólicas (baquelita), resinas amino, resinas poliéster y resinas epóxicas.

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Polimerización por adición: Reacción de polimerización que se da mediante la interacción de grupos funcionales de diferentes moléculas de monómero. Esta reacción transcurre en pocos segundos, egundos, aunque la transformación total del monómero al polímero puede requerir más tiempo. El polímero resultante se forma por una reacción de adición entre los monómeros participantes sin la pérdida de ningún átomo o molécula. El polímero obtenido tiene por tanto, una estructura recurrente idéntica a la del monómero del que proviene repetido “n” veces. El gran inconveniente de este proceso es que en algunos casos se requieren temperaturas de operación muy elevadas, como por ejemplo en la síntesis del polietileno, etileno, donde la temperatura necesaria supera los 1000 °C. Normalmente se utilizan monómeros del tipo vinilo: R  CH  CH C . Donde el radical “R” varia en los diferentes polímeros y le confiere propiedades diferentes al producto final. Pero para que este monómero monómero polimerice por adición primero ha de romperse el doble enlace. Para ello es necesario: - Un iniciador físico (calor o radiación) o químico (H2O2) que genere radicales o iones activos. La cantidad de este determinará la longitud de la cadena. - Después se da a un proceso de propagación sobre el extremo activo de las moléculas de monómero, creando un centro activo. - Y finalmente, en el proceso de terminación se desactivan los centros activos para dar lugar a un polímero inactivo. Generalmente son químicamente inertes con enlaces C  C y C  H muy fuertes y sin polimerización en muchos casos. Por esto son difícilmente biodegradables. Las principales familias de plásticos obtenidos por poliadición son: resinas poliolefinas (PE, PP), resinas resinas vinílicas, resinas de estireno (PS) y resinas acrílicas (PMMA).

as principales materias primas de la industria de los electrodomésticos y Las aparatos electrónicos obtenidas mediante estos métodos son: son 2.1

PE (Polietileno)

2.1.1 Características y propiedades: propiedades El polietileno es el polímero más sencillo que existe, consiste en la repetición de unidades monoméricas CH2-.. Existen varios tipos distintos de PE en función del número de monómeros en cada cadena polimérica. Es el plástico más fabricado del mundo, produciéndose al año unos 80 millones de toneladas. Es un plástico transparente, cuya aplicación principal es en la a industria del embalaje: Bolsas de plásticos, Ilustración 2: Polietileno películas o filmes, geomembranas, etc. Es un polímero termoplástico, y generalmente se obtiene mediante reacciones de adición, ya que se produce a partir de moléculas de etileno, que le dan nombre al polímero. 5

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El polietileno de uso general se comporta como un termoplástico, ya que sus cadenas son lineales y sin entrecruzamientos. Existen varios tipos distintos de PE que se diferencian en sus densidades y en la ramificación de la cadena; aquellas variedades que presentan entrecruzamientos son plásticos termoestables. Las dos variedades más importantes son el de alta y baja densidad, HDPE y LDPE respectivamente (por sus siglas en inglés), presentando un rango de temperatura de fusión entre 120-130ºC el HDPE, y de entre 105-115ºC el LDPE. Sus propiedades químicas son similares, presentan una gran resistencia al ataque de ácidos o bases fuertes, y también resisten el ataque de oxidantes y reductores no muy potentes. El PE arde lentamente, y continúa ardiendo después de retirar la fuente de ignición, produciéndose un goteo del material. El PE lineal es en general soluble a elevadas temperaturas en disolventes aromáticos como tolueno, o clorinados (como tricloroetano). Las características mecánicas del PE dependen del tipo de PE al que se refieran. El HDPE es un plástico con una densidad de 0.941 g/cm3 o superior. Aunque esta no es muy superior a la encontrada para el LDPE, el HDPE tiene menores ramificaciones en la cadena, lo que se traduce en mayores fuerzas de atracción molecular entre las cadenas, dando lugar a una mayor resistencia a la rotura, mayor dureza, y resiste temperaturas más altas. El LDPE es un plástico con base de polietileno con densidades comprendidas entre 0.910-0.940. En este plástico, los polímeros constituyentes tienen un alto grado (comparativamente hablando) de ramificaciones en la cadena (pero no de entrecruzamientos). Debido a ello, no se pueden compactar tan bien como el HDPE, por lo que su densidad es menor y tiene menor porcentaje de estructura cristalina en estado sólido. Disminuye por tanto su resistencia a la tensión pero aumenta su ductilidad, y le confiere al LDPE fundido unas características de flujo muy deseables para la fabricación de objetos. Existen varios tipos distintos de PE en función de sus propiedades, que tienen usos más específicos y no están tan extendidos. Ejemplos de estos son el PEX (X se refiere a 'cross-linking') un tipo de PE que se comporta como termoestable y que se usa en tuberías, y LLDPE (Linear Low Density PE) parecido al LDPE pero con ramificaciones más cortas, y de uso creciente.

2.1.2 Materias primas La materia prima fundamental del PE es el etileno (C2H4). Este es el compuesto insaturado más sencillo, y se obtiene a partir de craqueo de petróleo con vapor. Para la producción de polietileno se parte del etano que es una parafina presente en el petróleo y se convierte en etileno que es una olefina de dos átomos de carbono. El etileno se puede obtener por desintegración térmica, usando como carga el propano y butano del gas natural en los países que tienen yacimientos 6

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ricos en este gas, pero en el resto de países los productos principales de la reacción son el etileno, el etano y el hidrógeno. En las refinerías de Europa la carga más utilizada es la gasolina pesada, también conocida como nafta, que se obtiene a partir de la destilación primaria del petróleo y cuyas moléculas contienen de cinco a doce átomos de carbono. La separación de olefinas se realiza sometiendo a los gases que salen del proceso de desintegración a una serie de operaciones de separación mediante columnas de destilación. Los gases procedentes de la desintegración (parcialmente licuados) se introducen en la primera columna de destilación, llamada desmetanizadora, dónde se extrae el hidrógeno y el metano por la parte superior. Las colas se hacen pasar por una segunda columna llamada desetanizadora, donde se separan el etano y el etileno que se introducen en una tercera columna para poder separarlos. El etileno obtenido en esta última columna tiene entre un 98% y un 99% de pureza, que es suficiente para la fabricación del óxido de etileno con el que se fabrica polietileno de baja densidad, si se deseara conseguir polietileno de alta densidad entonces sería necesario una pureza del 99,9% por lo que habría que someter el etileno a procesos de purificación. 2.1.3 Reacciones Se trata de una polimerización por adición, donde el iniciador es de tipo químico y actúa sobre el doble enlace rompiéndolo. Este será el extremo sobre el que crezca la cadena por adición de nuevas moléculas del monómero, las cuales también sufrirán al mismo tiempo la rotura de su doble enlace, creando un nuevo extremo activo sobre el que seguirá creciendo la cadena. Por último y con la ayuda de un inhibidor se frena el proceso y se obtiene la molécula de polietileno.

Ilustración 3: Reacciones de formación del polietileno.

Los radicales de los extremos pueden retirarse haciéndolos reaccionar con otras sustancias que en su lugar dejen átomos de hidrógeno.

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2.1.4 Síntesis La fabricación de polietileno se lleva a cabo en gran parte según el proceso de baja presión desarrollado en Alemania en los años 1954/55 por Ziegler. Empleando catalizadores especiales a una temperatura entre 85ºC y 90ºC se obtiene un producto con unas propiedades de solidez no alcanzadas con otros procedimientos de obtención del polietileno.

Ilustración 4: Polimerización del etileno, mediante un proceso de polimerización de baja presión.

La obtención de polietileno a baja presión se puede dividir en tres etapas: 1.- Polimerización: El gas etileno obtenido en la refinería se filtra y se registra su cantidad midiendo el volumen. Una vez hecho esto se descomprime hasta la presión de trabajo que es de unos 10bar aproximadamente; previamente a la entrada de la instalación de polimerización el gas tiene que ser analizado para regular la longitud de la cadena y su densidad, para esto se mezcla con hidrógeno y buteno o propileno respectivamente. A través de dosificadores y conductos separados se hace llegar el gas y el catalizador en suspensión a los reactores de polimerización, la polimerización tiene lugar en la suspensión a una presión de 10bar y una temperatura de 88ºC. El monómero gaseoso producido en el reactor se transforma casi por completo en polietileno. 2.- Separación de la suspensión La suspensión se introduce en un depósito dónde se desgasifica, el gas desprendido está formado por componentes no polimeralizables tales como el hidrógeno y gases inertes, que, en lo posible, se queman. Se separa con un dispersante la fase del disolvente orgánico de la fase acuosa de la suspensión en un decantador, el dispersante se elimina por arrastre con vapor de agua; la fase orgánica de disolvente, que 8

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contiene entre otras las combinaciones combinaciones órgano-alumínicas órgano catalíticamente activas, se recicla directamente al proceso inicial (obteniendo así un ahorro en materias primas y energía). El dispersante separado por arrastre por vapor de agua se utiliza de nuevo en la preparación del catalizador que se emplea en el proceso. 3.- Secado del polímero: El polietileno se separa del agua mediante centrifugación. El polvo húmedo resultante se seca con aire en un secador de lecho fluidizado y se impulsa con aire hacia un silo. Finalmente, el polietileno llegará al mercado en forma de polvo o de granza; para su venta en polvo es necesario estabilizarlo; para obtener el granulado el polvo se funde en una máquina de extrusión, eventualmente junto a colorantes y a continuación se granula, la granza (que tiene tiene forma cilíndrica) después de secarla se almacena en un silo, para desde allí despacharla en sacos o bidones. 2.1.5 Aplicaciones Las aplicaciones del PE dependen del tipo de PE considerado. En el caso de HDPE, debido a sus mejores propiedades mecánicas, se suele sue usar en recipientes para líquidos (desde bebidas a disolventes, ya que aguanta bien el ataque químico), geomembranas, bolsas de plástico, tanques de combustible para vehículos, tuberías resistentes a químicos, etc. El LDPE se suele emplear para bolsas de de componentes electrónicos, contenedores, componentes electrónicos como placas bases, anillos de plásticos para latas u otras. Generalmente se usa LDPE cuando es necesario que la pieza sea mecanizable, que se necesite soldar en algún punto, o que tenga cierta rta flexibilidad. Comúnmente se encuentra también en los tetra bricks, reforzado con aluminio para una aun mejor capacidad de barrera.

2.2

PS (Poliestireno)

2.2.1 Características y propiedades

Ilustración 5: Poliestireno.

El producto de la polimerización del estireno puro se denomina poliestireno cristal o poliestireno de uso general (GPPS, siglas en inglés). Es un sólido transparente, duro y frágil. Es vítreo por debajo de 100°C. Por encima de esta temperatura es fácilmente moldeable oldeable y puede dársele múltiples formas. Mediante diferentes tratamientos se pueden conseguir variedades distinta de poliestireno. El poliestireno de alto impacto distintas está dopado con caucho sintético y es más fuerte, no quebradizo y soporta impactos violentos, os, aunque por contra resulta opaco.

El PS presenta la conductividad térmica más baja de todos los gases, por lo que es idóneo para aplicaciones aislantes. Sin embargo, resiste poco la 9

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temperatura, reblandeciéndose entre los 85-105ºC, aunque esto permite que sea fácil de moldear por extrusión. El PS cristalino, más caro de producir funde a 270ºC, pero sólo se usa en aplicaciones especiales. El PS es también un buen aislante eléctrico, y debido a sus propiedades se suele emplear en el recubrimiento de instalaciones de alta frecuencia. 2.2.2 Materias primas. La materia prima para la producción de PS es el monómero de estireno, consistente de un grupo vinilo unido a un anillo benzénico. Este se obtiene a su vez mediante deshidrogenación de etilbenceno, producto que a su vez se obtiene de la reacción de benzeno y etileno, procedentes ambos generalmente del petróleo. La figura muestra una típica unidad de deshidrogenación.

Ilustración 6: Unidad de deshidrogenación.

En el tren de destilación los subproductos benceno y tolueno son recuperados en la parte superior de la columna. Las colas de la columna son destiladas en una columna de reciclado del etilbenceno donde se separa el etilbenceno del estireno. El etilbenceno, que contiene por encima de un 3% de estireno, es conducido a la sección de deshidrogenación donde es reciclado. El producto que sale de la parte superior de la columna de destilación es estireno puro. Las colas son procesadas en un sistema de recuperación de residuos y es utilizado como combustible.

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Ilustración 7: Proceso de obtención del estireno.

2.2.3 Reacciones Este proceso nuevamente puede explicarse de la misma forma en que se hizo para el polietileno, siendo el esquema resultante el siguiente:

Ilustración 8: Reacciones de obtención del poliestireno.

2.2.4 Síntesis 1. Acondicionamiento de las materias primas. Al no estar basado en catalizadores, el proceso del poliestireno puede aceptar concentraciones altas de impurezas en las materias primas, por lo que prácticamente no se requiere purificación de las mismas. Algunas

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2.

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plantas hacen pasar el estireno por un lecho de alúmina para retirar el inhibidor de polimerización. Reacción. El estireno polimeriza espontáneamente, más rápido cuanta más alta sea la temperatura. Los reactores son en esencia recipientes en los que se fija una temperatura (típicamente entre 100 y 200 °C) y se asegura la homogeneidad mediante agitación. Para acelerar la reacción se pueden añadir también peróxidos, que actúan como iniciadores de polimerización. Existen muchos diseños diferentes de reactor que se diferencian principalmente por la forma de evacuar el calor (por tubos internos o condensador externo), por la distribución de tiempos de residencia (tanque agitado o flujo pistón) y por el tipo de agitación. Desvolatilización. La conversión en los reactores oscila, según el proceso concreto de que se trate, entre un 60 y un 90%. El estireno no convertido y el etilbenceno son separados del poliestireno en la sección de desvolatilización y recirculados a la alimentación. Aunque los diseños varían según las licencias, la desvolatilización consiste generalmente de uno o varios recipientes vacíos (llamados desvolatilizadores) en los que se aplica alta temperatura y vacío extremo a fin de dejar menos del 0,1% de hidrocarburos residuales en el producto. No obstante, la temperatura no debe superar cierto valor (entre 250 y 300 °C) para no d egradar las propiedades del poliestireno. Purificación del reciclo. El estireno y etilbenceno separados en la desvolatilización (corriente a la que se llama reciclo) contienen gran parte de las impurezas introducidas con las materias primas. En algunas plantas se procede a una purificación del reciclo, bien por destilación en vacío, bien mediante lechos de alúmina. En otras plantas simplemente se purga una parte del reciclo, lo cual permite mantener la concentración de impurezas en el proceso bajo control. Granulación. En el proceso más frecuente, el poliestireno fundido que sale del desvolatilizador pasa por una hilera de agujeros, formando hilos de pocos milímetros de espesor que son enfriados en un baño de agua, secados y cortados en forma de pequeños cilindros a los que se denomina granza. En otro proceso los hilos se cortan antes de secarlos, con la ventaja de generar menos polvo. Por último, en una pequeña minoría de plantas, el cortador está situado directamente dentro del baño de agua, en una configuración idéntica a la utilizada para las poliolefinas por ejemplo. Expedición. El poliestireno es o bien enviado a silos para ser vendido a granel o bien ensacado y embalado en palés de una tonelada.

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Ilustración 9: Proceso de obtención del poliestireno.

2.2.5 Aplicaciones El PS es muy sencillo y económico de usar, pero tiene poca resistencia a la temperatura y unas propiedades mecánicas modestas. Estas propiedades determinan su uso. La muy baja conductividad térmica tiene un gran uso como aislante en paredes y suelos, generalmente en forma de espuma sólida. También se usa como aislante acústico. Puesto que se reblandece con el aumento de temperatura, el poliestireno se usa para fabricar piezas por extrusión, ya que además se le puede puede dar la forma con el grado de detalle que se prefiera. Ejemplos de uso son carcasas de televisores, pantallas de televisión, cajas de CD's, envases para productos lácteos (yogures, por ejemplo) etc. Otras aplicaciones son en ropa (chalecos salvavidas), embalaje, y para como aglutinante de explosivos.

2.3

PP (Polipropileno)

2.3.1 Características y propiedades Ell polipropileno, o polipropeno, es un polímero termoplástico blancuzco, semitransparente y de tacto rugoso. Se usa en una enorme cantidad de aplicaciones, y de hecho se fabrican unas 50 millones de toneladas al año, siendo así el segundo polímero más fabricado del mundo. Está formado por la repetición de moléculas de propeno o propileno. Al iguall que los anteriores se obtiene a partir de reacciones de polimerización por adición. Ilustración 10: Polipropileno. Sus usos abarcan desde etiquetados y embalajes, a contenedores reutilizables, equipo de laboratorio y tarjetas de crédito. El polipropileno es un material duro y flexible, flexible, sobre todo cuando está copolimerizado con etileno, y tiene una buena resistencia a la fatiga.

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Esto permite que el PP sea usado como plástico de ingeniería, compitiendo con otros materiales como el ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno). El polipropileno es razonablemente económico, y se puede hacer translúcido cuando no lleva pigmentos de color, pero no se puede fabricar transparente tan fácilmente como otros plásticos como el poliestireno o resinas acrílicas. El punto de fusión del PP ocurre en un rango de temperaturas, siendo para el típico PP comercial de entre 160-166ºC, el cual es de cadena polimérica atáctica y es cristalino. El PP sindiotáctico tiene una cristalinidad del 30% y un punto de fusión de 130ºC Doparlo con etileno, de diferentes maneras, mejora la capacidad de resistencia del plástico a bajas temperaturas, o lo hace más transparente. Es importante señalar también que el PP es susceptible de sufrir degradación en las cadenas poliméricas debido a la exposición a calor o frente a rayos UV, como los de la luz solar. Si hay oxígeno presente, la degradación lleva a la ruptura de la cadena y a la formación de aldehídos y ácidos carboxílicos (con los problemas que estos presentan), y aparece como una red de roturas y grietas que se hacen más severas con el tiempo de exposición. Es necesario por tanto añadir aditivos al PP antes de su uso. Sin embargo, salvo expuesto a estos factores, el polipropileno tiene una resistencia química elevada frente a todo tipo de disolventes, ácidos y bases.

2.3.2 Materias primas La materia prima para la obtención de PP es el propileno. Este, al igual que el etano, se obtiene de combustibles fósiles. Es un subproducto del refinado del petróleo, así como de la purificación de gas natural. También se obtiene como subproducto del craqueo para producir etileno. Tanto petróleo, como gas natural o incluso carbón (gasificado) son materias primas del propileno. La destilación de propileno a partir del gas licuado del petróleo es uno de los métodos más empleados; el gas licuado del petróleo tiene una proporción mayoritaria de componentes livianos entre los que está el propileno.

Ilustración 11: Proceso de obtención del propileno.

El proceso de destilación empieza con una dulcificación de la mezcla en una merichem donde se separan anhídrido carbónico y mercaptanos entre otros; a continuación se introduce la mezcla en una columna de destilación para 14

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separar los componentes livianos (metano, etano, nitrógeno…) en una desetanizadora; el paso más complicado consiste en separar el propileno del propano, ya que ambos poseen un peso específico muy similar, por lo que se emplea un splitter con un gran número de platos y un sistema de reflujo de condensados muy complejo, para finalizar se eliminan los últimos componentes residuales, como la arsina, y se obtiene el propileno.

2.3.3 Reacciones La polimerización del PP es análoga a la del PE variando únicamente el monómero de partida. 2.3.4 Síntesis Los distintos tipos de reacciones de polimerización del polipropileno se clasifican según las condiciones de operación en solución, suspensión y gas, aunque uno de los más empleados es el Proceso Spheripol. Proceso Spheripol: Diseñado como híbrido con dos reactores en serie, el primero para trabajar en suspensión y el segundo en fase gas, es un proceso versátil, que permite preparar diferentes tipos de productos con propiedades óptimas. El primer reactor es de tipo bucle (o loop), en el cual se hace circular catalizador y polímero a gran velocidad para que permanezcan en suspensión en el diluyente. El diluyente es en realidad el mismo propileno líquido que, dadas las condiciones de operación, facilita la evacuación del calor generado por la reacción al mismo tiempo que permite aumentar el rendimiento del sistema catalítico. En el segundo reactor de fase gas se incorpora el polímero producido en el reactor loop. En esta fase se preparan grados con características especiales añadiendo un co-monómero además del monómero. Tras separar el polímero fabricado de las corrientes de propileno, y de desactivar el catalizador, el polvo de polipropileno obtenido se envía a la línea de acabado donde se añaden aditivos y se le da la forma de granza, requerida para su distribución comercial.

En el campo de los procesos, los últimos desarrollos han ido dirigidos a la optimización, con objeto de mejorar las propiedades de los polímeros, aumentar las capacidades de producción y reducir costes. La adecuación del proceso al sistema catalítico empleado es un parámetro fundamental con vistas a este objetivo.

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Ilustración 12: Proceso de obtención del polipropileno.

2.3.5 Aplicaciones Debido a su resistencia a la corrosión y al ataque químico, y a que se puede soldar mediante fusión (no requiere pegamento) se usa como material para tuberías y mobiliario entre otros. otros. Gran cantidad de materiales de laboratorio se hacen con PP, ya que resiste resiste las temperaturas de un autoclave (es reutilizable). Otras aplicaciones incluyen piezas de plástico moldeadas, empaquetamiento, aislamiento eléctrico, textiles y un largo etcétera.

2.4

(PMMA) Polimetilmetacrilato

2.4.1 Características y propiedades El polimetilmetacrilato polimetilmetacrilato es un plástico que se obtiene de la polimerización del metacrilato de metilo. Compite con otros plásticos como son el policarbonato o el poliestireno, pero el PMMA destaca frente a otros plásticos transparentes en cuanto a resistencia a la intemperie, emperie, transparencia y resistencia al rayado. Es el plástico más transparente con alrededor de un 93% de transparencia. Presenta una gran resistencia al impacto (de ( diez a veinte veces la del vidrio), una gran resistencia a la intemperie y a los rayos ultravioletas. Es Ilustración 13: un excelente aislante térmico y acústico. Posee P una Polimetilmetacrilato densidad de unos 1190 kg/m3. Se raya fácilmente con cualquier objeto metálico, pero se repara con facilidad con una una pasta de pulir. Es de fácil combustión y no es autoextinguible (no se apaga al ser retirado del fuego); sus gases poseen un olor afrutado y no son tóxicos, por lo que se 16

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puede considerar un producto muy seguro para elementos próximos a las personas. Presenta una gran facilidad de mecanización y moldeo. Se comercializa como planchas rectangulares de entre 2 y 120 mm de espesor; existe con varios grados de resistencia y numerosos colores. 2.4.2 Materias primas El metacrilato es un producto derivado del alcohol isopropílico, con el alcohol isopropílico se formará acetona que es la precursora del metacrilato de metilo, por lo que para su obtención hay que partir de la formación de propileno. El propileno se obtiene principalmente como subproducto junto con el etileno y otras olefinas en procesos de refinería como ya ha sido explicado anteriormente. Una vez producido el propileno hay que obtener el alcohol isopropílico, para esto se pueden seguir dos métodos, mediante una reacción de hidratación del propileno y agua (hidratación directa) o de forma indirecta con ácido sulfúrico. En la hidratación directa se puede utilizar propileno de baja pureza, pero la hidratación indirecta requiere propileno de alta pureza. En el método directo reaccionan el propileno y el agua a presiones elevadas en presencia de sólidos o apoyados por catalizadores ácidos. En el método indirecto reacciona el propileno con el ácido sulfúrico dando una mezcla de ésteres de sulfato. Estos ésteres sufren un proceso de hidrólisis produciendo alcohol isopropílico que será destilado. Para la formación de la acetona se realiza un proceso de deshidrogenación del alcohol isopropílico. El alcohol isopropílico diluido constituye la alimentación que se mezcla con una corriente de reciclo (alcohol isopropílico y agua) y se alimenta a un vaporizador, la salida de este equipo entra en un reactor en el cual se produce la deshidrogenación del alcohol en fase vapor a una temperatura de 700ºK (la reacción es endotérmica y el reactor se calienta mediante circulación de sales fundidas); la salida del reactor pasa por dos intercambiadores, en el primero se enfría a 480ºK generando vapor de baja presión y en el segundo se condensa a 340ºK, este condensado se separa en un flash; la fracción gas de dicho depósito se alimenta a una columna de absorción para recuperar parte de la acetona presente en la misma; la fracción líquida se mezcla con la salida por fondos del absorbedor y se alimenta a una primera columna de destilación, esta columna separa por cabeza la acetona producto (también dispone de un venteo con el fin de evitar la acumulación de incondensables), los fondos de la columna se introducen en una segunda columna de destilación donde por fondos se obtiene el agua y por cabeza el azeótropo alcohol-agua que se recircula al vaporizador.

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Ilustración 14: Proceso de obtención de la acetona.

2.4.3 Reacciones Se trata nuevamente de una polimerización por adición:

2.4.4 Síntesis La primera obtención industrial de metacrilato de metilo a partir de acetona fue realizada por Röhm & Haas, para esto se obtenía la cianhidrida de la acetona añadiendo HCN a la acetona catalizada en pH básico y por debajo de 40ºC; como catalizadores se usan hidróxidos, carbonatos alcalinos o cambiadores básicos de iones, generalmente en fase líquida. A continuación la cianhidrida de la acetona se hace reaccionar a 80-140ºC con ácido sulfúrico del 98% para obtener en primer lugar el sulfato de la amida del ácido metacrílico y después con la adición de metanol a unos 80ºC se transforma en metacrilato de metilo.

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Como último paso en la producción del plástico de metacrilato se realiza la polimerización del metacrilato de metilo por adición, la presentación más habitual del plástico en la industria es en gránulos. 2.4.5 Aplicaciones El PMMA tiene múltiples aplicaciones y está presente en todos los aspectos de nuestra vida cotidiana: acristalamiento y protección, en la industria y el hogar, rotulación y señalética, acuarios acuarios y piscinas, expositores y material para el punto de venta, merchandising y mobiliario comercial. Muy apreciado también en decoración y en la construcción. Ésta certificado para uso alimentario por lo que puede estar en contacto con alimentos.

2.5

PC (Policarbonato) icarbonato)

2.5.1 Características y propiedades Aunque no es un material que esté muy presente en un gran número de aparatos eléctricos, cabe destacarlo ya que en la actualidad es un material que está muy a la orden del día ya que es a partir del cual se fabrican fabrica los CDs o DVDs que están íntimamente relacionados con ellos. ellos Es completamente transparente, con una ligera tonalidad amarillenta, pero se tiñe sin problemas. Es un un producto reciclable que posee buenas características dieléctricas. El PC posee una resistencia mecánica y dureza entre media y alta; gran rigidez y excelente resistencia al impacto. La resistencia dinámica se mejora con fibras de vidrio. Las superficies son susceptibles de pulido. Además se trata de un polímero levemente polar ya que los grupos Carbonatos son extremadamente sensibles a la hidrólisis y como están en la cadena principal, pueden provocar degradación en las propiedades del termoplástico. 2.5.2 Materias primas El nombre "policarbonato" se basa en que se trata de polímeros que presentan ntan grupos funcionales unidos por grupos carbonato en una larga cadena molecular. También es conocido como policarbonato de Bisfenol A porque se elabora a partir del Bisfenol A y fosgeno (COCl2). Se prepara mediante la condensación de la acetona (de ahí el sufijo '-A') ' con dos equivalentes de fenol. La reacción es catalizada por un ácido, como el ácido clorhídrico (HCl) o una resina de poliestireno sulfonado. Normalmente se usa una gran cantidad de fenol para asegurar su completa condensación:

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Un gran número de cetonas sufren reacciones análogas de condensación. Este método es eficiente y el único producto derivado es agua.

El fosgeno se obtiene por descomposición lenta del cloroformo por acción combinada del oxígeno y la luz solar, dando además cloruro de hidrógeno (HCl) según la siguiente ecuación: 2 CHCl3 + O2 -> 2 COCl2 + 2 HCl

2.5.3 Reacciones Las dos moléculas principales que intervienen en la síntesis del policarbonato son el bisfenol A y el fosgeno.

En este caso se tiene un iniciador de la poliadición es una sustancia química (molécula de NaOH) que tomará un protón del Bisfenol A. Cuando esto sucede, el grupo hidroxilo se transforma en una molécula de agua y el bisfenol A, que es un alcohol, se encontrará en su forma de sal disódica.

Ahora que el bisfenol A es una sal, puede actuar sobre el fosgeno, el oxígeno de la sal de bisfenol A tiene una carga negativa. Esto quiere decir que puede donar un par de electrones al átomo de carbono del fosgeno para formar el enlace entre ambas moléculas. Paralelamente también se desprende una molécula de NaCl.

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2.5.4 Síntesis

Ilustración 15: Proceso de obtención del policarbonato.

El mecanismo comienza con la reacción del Bisfenol A con hidróxido de sodio para dar la sal sódica del Bisfenol A. La sal sódica de Bisfenol A reacciona con el fosgeno. En la primera etapa se realiza la transesterificación de un compuesto que posea un radical carbonato anómerico y un radical de tipo fenol (Bisfenol A), se debe alimentar el reactor en fase fluida para su mejor mezcla con el catalizador existente dentro del mismo para mejorar su rendimiento. Se obtienen una serie de productos de transesterificación que deben policondensarse para formar el policarbonato deseado, esa policondensación se produce en los 3 reactores siguientes. El primer reactor en serie es un reactor provisto de discos perforados, y presenta un eje propulsado esencialmente en horizontal con elementos de agitación sujetos en él, de este reactor se eliminan vapores inertes que reducen la condensación de la mezcla, las condiciones son de 220-300 ºC de temperatura, 100-900 mbar de presión y un tiempo de residencia variable que puede durar varias horas.

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El reactor intermedio es muy similar al primer reactor pero con discos con mayor diámetro de perforación y menor tiempo de residencia, también se eliminan vapores inertes de la masa fundida de policarbonatos. El reactor final está provisto de discos circulares y elementos fijos para favorecer la condensación final de la mezcla. El policarbonato se retira del reactor final, en el reactor final el intervalo de temperatura oscila entre 240350ºC, y la presión de trabajo es de 0,1 a 50 mbar, el tiempo de residencia es similar al reactor inicial de discos perforados. El reactor final tiene 2 salidas una de vapores inertes y otra correspondiente al policarbonato condensado como producto final. 2.5.5 Aplicaciones Si hay un campo que ha hecho de este plástico un auténtico "best seller", ese es el campo del almacenamiento óptico, es decir la fabricación de CD y DVD. Hablando del campo de la óptica, ¿Quién no ha oído hablar de los "cristales orgánicos" de las gafas?, pues efectivamente también son de policarbonato. Debido a su gran ligereza, resistencia y versatilidad, el policarbonato ha tenido una gran aceptación en el ámbito de la electrónica, la informática y los productos de consumo. Así no es de extrañar que en muchos teléfonos móviles, teclados de ordenador e incluso las carcasas de los i-Mac estén construidas con PC. Más ejemplos de las aplicaciones del policarbonato son la fabricación de botellas de agua, biberones de bebés, también se fabrican viseras para cascos protectores, material deportivo y gran cantidad de mobiliario urbano. Así mismo está sustituyendo a los materiales metálicos en multitud de aplicaciones como buzones de correos. El policarbonato presenta utilidad en el campo de la construcción, para realizar cerramientos verticales y horizontales de seguridad, porque son "irrompibles" y porque se pueden moldear fácilmente para dar resultados con una estética mucho más agradable que el vidrio con menos peso.

2.6

PF (Baquelita)

2.6.1 Características y propiedades La baquelita ha sido la primera de una serie de resinas sintéticas que revolucionaron la economía moderna y la vida tecnológica iniciando la "era del plástico". Se trata de la primera sustancia plástica totalmente sintética, creada en el año 1909 y nombrada así en honor a su descubridor, el belga Leo Baekeland (premio Nobel en Química). Se trata de un plástico oscuro, duro y frágil, de color oscuro, brillante, con aspecto metálico. Este brillo y su buen envejecimiento dan un aspecto inigualable a estas piezas que cada día se revalorizan por su escasez y singularidad, con bonitas pátinas en sus más diversos colores y tonalidades.

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Ell alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable, es decir, una vez se enfría y adquiere una estructura no podrá volver a moldearse. La baquelita tiene también propiedades aislantes, tanto tanto térmicas como eléctricas, ya que al no ablandarse con el calor puede aprovecharse con tales fines. Además es resistente al agua, los solventes, a agentes químicos y la abrasión. Otro aspecto, único, de la Baquelita es su olor característico, debido al formaldehído, apreciable cuando la baquelita toma una cierta temperatura. 2.6.2 Materias primas Su síntesis se realiza a partir de moléculas de fenol y formaldehído (Proceso de Baekeland), en proporción 2 a 3. El formaldehído o metanal es un aldehído, es altamente ente volátil y muy inflamable, de fórmula H2C=O. Fue descubierto en 1867 por el químico alemán August Wilhelm von Hofmann. Se obtiene por oxidación catalítica del alcohol metílico. A temperatura normal es un gas incoloro de un olor penetrante, muy soluble en agua y en ésteres. El fenol, en forma pura, es un sólido cristalino de color blanco e incoloro a temperatura ambiente. Su fórmula química es C6H5OH, y tiene un punto de fusión de 43 °C y un punto de ebullición de 182 °C. El fenol es un alcohol, debido a que el grupo funcional de los alcoholes es R-OH, R OH, y en el caso del fenol es Ar-OH. OH. Industrialmente se obtiene mediante oxidación de cumeno (isopropil benceno) a hidroperóxido de cumeno, que posteriormente, en presencia de un ácido, se escinde en fenol y acetona, que se separan por destilación. 2.6.3 Síntesis Proceso Baekeland A diferencia del resto de polímeros anteriores, la baquelita se obtiene por policondensación, donde el formaldehído sirve de puente entre moléculas de fenol, perdiendo su oxígeno por sufrir sufrir dos condensaciones sucesivas, mientras que las moléculas de fenol pierden dos o tres de sus átomos de hidrógeno, en orto y para, para, de forma que cada formaldehído conecta con dos fenoles, y cada fenol con dos o tres formaldehídos, dando lugar a entrecruzamientos.

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2.6.4 Aplicaciones El atractivo estilo retro de los viejos productos de baquelita y la producción masiva, han hecho que, en los últimos años, los objetos de este material, se lleguen a considerar de colección. Su amplio espectro de uso la hizo aplicable en las nuevas tecnologías del momento, como carcasas de teléfonos y radios, hasta estructuras de carburadores. Uno de los primeros usos que se le dio a la baquelita fue en el diseño de joyas, seguidamente fue utilizada para productos "caseros" como teléfonos, radios, adornos, y por supuesto pasado el tiempo se le dio un uso en el área militar, como los cargadores de las famosas AK-47 La aceptación del mecanizado invitó a los diseñadores a utilizar la baquelita en la realización de joyas, constituyéndose en un material presente en adornos, objetos de escritorio, aparatos eléctricos en general, teléfonos, radios, mesas… de un exquisito diseño y presencia. Actualmente ha caído prácticamente en desuso, tiene aplicación por ejemplo, en la fabricación de asas de cacerolas.

2.7

PTFE (Teflón)

2.7.1 Características y propiedades El politetrafluoruro de etileno es conocido comercialmente como teflón, que es un compuesto derivado del etileno como su nombre indica. Se trata de un producto de color blanco de elevado peso molecular y gran versatilidad. Su estructura y comportamiento es muy similar al Ilustración 16: Teflón polietileno con la diferencia de que los átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos de flúor. Pero su cualidad más conocida es la antiadherencia. También cabe destacar su gran resistencia a elevadas temperaturas, llega a soportar unos 260ºC, y la alta resistencia a la acción de agentes químicos y solventes, es prácticamente inerte. Esto se debe básicamente a la protección de los átomos de flúor sobre la cadena carbonada. Es también un gran aislante eléctrico y sumamente flexible y no se altera por la acción de la luz. Además de no ser una sustancia tóxica. Tiene el gran inconveniente de su bajísima resistencia a la comprensión y ser portador de un subproducto como el ácido perfluorooctanoico, que resulta ser contaminante (no es biodegradable) y potencialmente cancerígeno para el ser humano.

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2.7.2 Materias primas El PTFE se forma por polimerización del monómero tetrafluoroetileno (TFE) y éste se obtiene a partir del cloroformo (CHCl3). El cloroformo es fluorado a través de la reacción con fluoruro de hidrógeno con el fin de producir clorodifluorometano.El TFE surge de la pirólisis del clorodifluorurometano. CH4 + Cl2 → CHCL3 CHCl3 + 2 HF → CHClF2 + 2 HCl 2 CHClF2 → C2F4 + 2 HCl 2.7.3 Síntesis El teflón se obtiene por polimerización de radicales libres (poliadición) del tetrafluoroetileno. Se utiliza como iniciador el peróxido benzoico del cual se rompe en primer lugar el enlace entre los átomos de oxígeno. Y posteriormente se hace lo propio con el enlace que une el radical a la molécula de benceno.










De este proceso se aprovecha el anillo benzénico cargado negativamente como iniciador de la polimerización.

El polímero seguirá creciendo por el extremo contrario al anillo aromático hasta que se agote la materia prima o se tope con una sustancia que frene la reacción.

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2.7.4 Aplicaciones El PTFE tiene múltiples aplicaciones, aunque no se le dio salida en un principio (no se empezó a vender hasta 1946). Algunas de ellas se citan a continuación: En revestimientos de aviones, cohetes y naves espaciales debido a las grandes diferencias de temperatura que es capaz de soportar. En la industria se emplea en elementos articulados, ya que su capacidad antifricción permite eliminar el uso de lubricantes En electrónica, como revestimiento de cables o dieléctrico de condensadores por su gran capacidad aislante y resistencia a la temperatura. Los condensadores con dieléctrico de teflón se utilizan en equipos amplificadores de sonido de alta calidad. Son los que producen menores distorsiones de audiofrecuencias. En medicina, aprovechando que no reacciona con sustancias o tejidos y es flexible y antiadherente se utiliza para prótesis, creación de tejidos artificiales y vasos sanguíneos. Entre muchas otras.

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3. EJEMPLOS 3.1 CD y DVD El disco compacto es un disco óptico utilizado para almacenar datos en formato digital, los cuales pueden ser de diversa índole: imágenes, audio, video y documentos.

Ilustración 17: CD-ROOM

3.1.1 Historia Los primeros discos compactos aparecieron en junio del año 1980 como método revolucionario para reproducir audio, las compañías que lanzaron este producto revolucionario fueron Sony y Phillips. Más tarde, compañías de todo el mundo se unieron al mercado emergente mediante la compra de licencias. Desplazó comercialmente al casete y a los discos de vinilo, por su simplicidad en el manejo y su elevada memoria. Solo cuatro años más tarde, ambas compañías extendieron la tecnología del disco compacto haciendo posible el almacenamiento y la recuperación de datos relegando el disquete a un plano secundario, que no había ocupado desde su invención el año 1969, y finalmente sustituyéndolo totalmente. El avance más significativo se produjo en la década de los 90, cuando se implanto un nuevo disco compacto con una nueva característica, a partir de ese momento se comercializaría el disco regrabable. Esto supuso un notable avance al permitir varias grabaciones en un mismo disco dotando de un gran dinamismo a este sistema de almacenamiento de datos. Al principio esta era de oro y derivados, lo cual hacia que el disco tuviera ese color característico. Hoy día se utilizan otros compuestos más versátiles, duraderos y baratos. Conviene mencionar la existencia de mini-cds que no son más que una versión de menor tamaño y menor capacidad, siendo su diámetro de 8 cm solamente. Existen cds compactos o pueden ser regrabables. En el año 1995 surgió el DvD, lo que supuso el adelanto final en el almacenamiento y reproducción de archivos debido a su versatilidad. 3.1.2 Justificación de la elección del policarbonato Debido a que los grupos bencénicos están directamente en la cadena principal, la molécula es muy rígida, haciendo que el policarbonato tenga una estructura amorfa, una baja contracción en el moldeo (tanto transversal como paralela al flujo) y sea transparente.

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Su regularidad y los grupos laterales polares ofrecen un alto valor de la temperatura de transición vítrea Tg al policarbonato (145ºC), esto le hace poseer elevados valores de las propiedades térmicas, y estabilidad dimensional muy buena. A pesar de que la estructura principal de la cadena del policarbonato está en estado sólido a temperatura ambiente, gracias a sus grupos fenol, isopropil y carbonato, posee movilidad suficiente para disipar energía de impacto en la temperatura ambiente. La cadena polimérica del policarbonato es simétrica. Por eso, el policarbonato posee buenas propiedades dieléctricas a través de una ancha banda de frecuencia, hasta una temperatura de 125ºC. Las propiedades químicas del policarbonato son las de un polímero levemente polar. Los grupos carbonatos son extremadamente sensibles a la hidrólisis y como están en la cadena principal, pueden provocar degradación en las propiedades del termoplástico. Debido a esta reacción el policarbonato debe estar siempre seco para el proceso, de otra forma el material vería su peso molecular reducido drásticamente y las propiedades y apariencia deterioradas. Las piezas de policarbonato, en permanente contacto con el agua, tienen su vida útil reducida si la temperatura de trabajo supera 60ºC. Generalmente el policarbonato no es sensible a ácidos orgánicos e inorgánicos en condiciones normales de temperatura y concentración, sin embargo su resistencia a los demás compuestos orgánicos es baja. Esta baja resistencia se ve aún más afectada con la aparición del microfisuramiento sobre tensión, que provoca porosidad en la superficie del material, facilitando el ataque químico. El policarbonato posee óptima estabilidad a las radiaciones UV. Los tipos normales de policarbonato poseen una cierta estabilidad natural. El ataque de la radiación es evidenciado por una degradación en los primeros 50-100 micrómetros de la superficie de la pieza. Esta estabilidad mantiene las propiedades del policarbonato hasta un cierto límite, sin embargo no es suficiente para mantener la coloración y el acabado superficial de las piezas moldeadas. Por eso, el policarbonato es indicado para aplicaciones interiores. En aplicaciones para exteriores, donde el ataque de radiaciones del tipo UV es más severo, es necesario establecer una protección extra al policarbonato, agregándole un absorbente de UV.

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3.1.3 Proceso de fabricación de Cd-DvD

Ilustración 18: Proceso de fabricación del CD-DVD

1. Secado del policarbonato. 2. Mecanismo de inyección y compresión. 3. Capa de metalizado. 4-5. Etapa de fijación. 6-7. Aplicación de radiación UV. 8-9. Impresión del logotipo. 10. Empaquetamiento del producto. 1. Secado del policarbonato. El policarbonato se suministra en forma de grano, y para su homogeneización se debe calentar previamente hasta la temperatura de fusión para suministrarse en estado fluido al mecanismo de inyección para introducirlo en un molde. Se debe realizar un secado con aire seco previo al mecanismo de inyección para facilitar el proceso, ya que de no producirse podría variar su apariencia y forma. 2. Mecanismo de inyección y compresión. En este paso se suceden 3 etapas que se explican en la siguiente imagen: Inyección del líquido, compresión del mismo y extracción del molde ya compactado.

Ilustración 19: Mecanismo de inyección y comprensión

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3. Capa de metalizado. El metalizado es imprescindible para conseguir una capa reflectante que le permita al láser leer la información en los discos compactos pregrabados se hace con un film de aluminio, que en los grabables o regrabables es de plata pues se precisa mayor reflexión para poder atravesar las capas donde se ubica la información. 4-5. Etapa de fijación. Una laca acrílica será la protección básica para evitar que se deteriore el pigmento y el metalizado, y que se deteriore el pigmento por la radiación UV que será aplicada posteriormente.

6-7. Aplicación de radiación UV.

Ilustración 20: Aplicación de radiación UV

La radiación ultravioleta se utilizará para el secado de la capa de laca anteriormente aplicada, y solidificar totalmente el producto final. La foto anterior corresponde al modelo utilizado en la manufactura industrial de discos compactos, pueden diferir las dimensiones. 8-9. Impresión del logotipo. Esta etapa del proceso corresponde con la serigrafía del disco compacto, ya sea el logotipo de la empresa fabricante o alguna petición por parte del consumidor. 10. Empaquetamiento El empaquetamiento se realiza de maneras automáticas en carátulas individuales o pack múltiples. Un brazo robótico distribuye los discos compactos manufacturados según convenga.

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3.2

Sandwichera

Una sandwichera es un aparato eléctrico utilizado en la cocina para hacer sándwiches calientes en pan de molde. Está formada por dos placas térmicas entre las que se colocan dichos sándwiches, las placas se calientan mediante resistencias eléctricas que se encuentran en el interior de la misma.

Ilustración 21: Esquema general de una sandwichera.

La sandwichera tiene 4 productos derivados de la petroquímica entre sus materiales de fabricación: Polietileno: que conduce la electricidad, se emplea para la fabricación del cable. Metacrilato: que se usa en anuncios luminosos, para los botones LED. Poliestireno: que es resistente al calor y a los golpes, para la fabricación de la carcasa. Teflón: que es resistente a altas temperaturas y antiadherente, para las placas térmicas. El proceso de formación de los cables consiste en el trenzado de los hilos conductores de metal recubiertos con el polietileno mediante el empleo de una extrusora. La máquina extrusora es alimentada por medio de una tolva (por un dosificador), hace pasar el material por un tornillo sin fin, que calentado derrite el material para al final, al ser expulsado a presión, y por medio de un molde obtiene la Ilustración 22: Extrusora. forma deseada. Para darle la forma adecuada a los botones LED el metacrilato se comercializa en forma de placas de 2m de longitud y tienen que ser recortadas mediante corte con láser y dobladas con moldes de termoformados. El termoformado de la lámina de acrílico es uno de los procesos más simples y generalizados para su transformación. Es un material termoplástico que cuando se lo calienta a temperaturas y tiempos adecuados se ablanda y puede adoptar diferentes formas. Al enfriarse recobra su rigidez y conserva la forma que se le ha dado. 31

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Para la fabricación de la carcasa se emplea un moldeo por inyección del Poliestireno. Y por último para la fabricación de las placas térmicas, el teflón tiene que ser moldeado a 300ºC y alta presión para que el teflón se mantenga fundido y se pueda dar la forma deseada con el empleo de moldes.

3.3

Piezas antiguas

El atractivo estilo retro de los viejos productos de baquelita y la producción masiva han hecho que, en los últimos años, los objetos de este material se lleguen a considerar de colección. Su amplio espectro de uso la hizo aplicable en las nuevas tecnologías como carcasas de teléfonos y radios, hasta estructuras de carburadores.

Ilustración 23: Radio, reloj y teléfono de baquelita en el Museo de la Baquelita de Williton (Reino Unido).

Estos aparatos fueron los primeros equipos electrónicos fabricados con baquelita (primer plástico totalmente sintético) en el año 1909 sustituyendo así a la madera como material de fabricación. Se utilizó este material porque no conduce la electricidad, es resistente al agua y los solventes, pero fácilmente mecanizable. Este producto puede moldearse a medida y la técnica utilizada es por inyección. Se trata de un proceso semicontinuo que consiste en inyectar el polímero en estado fundido en un molde cerrado a presión y frío y con la forma deseada, a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada. Su velocidad de producción es muy rápida. Ilustración 24: Proceso de elaboración.

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