Materiales Sintéticos

En esta entrada nos adentramos en el maravilloso mundo de los materiales sintéticos. Si bien ya conocíamos los metales, estos materiales no se obtienen de la propia naturaleza, no son ni minerales, ni vegetales ni de origen animal.

Para obtener un material sintético el ser humano ha de trabajar una materia prima como ha venido haciendo desde hace siglos con materiales como el papel y más recientemente los plásticos. Al principio los primeros materiales sintéticos se obtenían al trabajar materiales naturales, pero a fecha de hoy algunos se obtienes a partir de otros materiales sintéticos.

Por tanto los materiales sintéticos se definen como aquellos elementos constructivos elaborados mediante procesos fisicoquímicos a partir de un material base en un laboratorio de modo que se altere su estructura y componentes para obtener un material útil o con mejores propiedades.

Sin embargo, esta producción no tiene por qué realizarse necesariamente en un laboratorio, algunos procesos re realizan en grandes factorías como puede ser el ejemplo el proceso termoquímico de la destilación fraccionada del petróleo en gasolina .

A fecha de hoy encontramos materiales sintéticos en todo nuestro entorno, desde estructuras constructivas como los plásticos de nuestros smartphones hasta el nylon de nuestra ropa y esto también está presente en los vehículos.

Pero ¿a qué nos referimos cuando hablamos de sintetizar un material? Pues bien, sintetizar un material es, tras haberlo analizado a nivel molecular y atómico, añadirle nuevos componentes para modificar su estructura molecular. Quizá nos resulte más fácil comprenderlo si lo equiparamos a las aleaciones metálicas en que al metal original se le añade uno nuevo para así alterar su estructura cristalina y modificar sus propiedades físicas y mecánicas.

Y así hemos obtenido materiales nuevos a través de los ya naturales como es el ejemplo del caucho y el caucho natural obtenido sangrando el árbol de caucho al añadirle azufre y aplicándole calor mediante el proceso de vulcanización patentado por Goodyear.

A nivel industrial diferenciamos tres grandes grupos de materiales sintéticos que en función de sus características tienen diferentes aplicaciones.

Los termoplásticos son sintéticos que modifican su estructura en función de la temperatura de modo que se pueden conformar en caliente mientras en frío mantienen su forma aunque con cierta elasticidad. De modo que podemos variar su forma tantas veces como deseemos con tan solo calentarlos y remoldearlos. Por ello, son materiales fácilmente reciclables y reutilizables. Algunos ejemplos de termoplásticos muy extendidos son:

-Polietileno: es más simple y fácil de producir empleado sobretodo para fabricar bolsas y juguetes.

-PVC: muy extendido en el ámbito doméstico para tuberías y marcos de ventana.

-Poliestireno: es un aislante generalmente en forma de compacto de bolas también empleado para embalaje.

-Metacrilato: muy extendido para la fabricación de cristales plásticos como en los faros de los vehículos.

Los termoestables son plásticos que tras calentarlos debemos darles su forma final ya que al enfriar se endurecen y no se pueden moldear sino que directamente funden y resulta muy complicado reciclarlos. Alguno ejemplos son:

-Poliéster: empleado en automoción como resina para fraguar y rigidizar las fibras de vidrio y así moldear y fabricar piezas o incluso reforzar piezas de plástico con desperfectos.

-Epoxi: muy extendido para pinturas y empleado también como pegamento.

-Poliuretano: empleado como aislante se vende mucho en cinta para cubrir marcos de puertas y ventanas.

Los elastómeros son los que conocemos como gomas, es decir, aquellos plásticos con gran elasticidad sufriendo deformaciones y recuperando su forma original y por ello se emplean con funciones flexibles como juntas aislantes o, en automoción, para neumáticos. Así mismo, dentro de los elastómeros podemos apreciar una subdivisión de termoplásticos (acaban perdiendo propiedades tras repetidos calentamientos) y termoestables (mantienen sus formas hasta acabar quemándose). Algunos ejemplos de elastómeros son:

-Dupreno: conocido comúnmente como neopreno, es un gran aislante térmico por lo que se emplea principalmente en el diseño de prendas de ropa contra el frío como los tajes de boceo o cazadoras de nieve.

-Etilpropileno: debido a su gran resistencia térmica se emplea de forma muy extensa como aislante de cableado tanto de alta como de baja tensión.

-Estireno-butadieno: se trata del elastómero más extendido debido a su empleo para la fabricación de neumáticos, Es ideal para esta función gracias a sus buenas propiedades de flexión y contra la abrasión y desgarro.

Pero ¿desde cuándo empleamos los materiales sintéticos? Pues bien, ya antes de la colonización en Sudamérica sangraban los árboles para obtener el caucho que al calentarlo empleaban para diseñar calzado pese a ser inestable y endurecerse hasta ser demasiado frágil en invierno y deshacerse en verano por el calor.

Sin embargo, no fue hasta 1839 cuando el accidente llevó a Charles Goodyear a descubrir y patentar la vulcanización por casualidad al fracasar en uno de sus muchos intentos por estabilizar el chaucho natural. Según cuentan arrojó al fuego un pedazo de caucho a la chimenea y a la mañana siguiente al arrojar los restos por la ventana observó cómo el pedazo rebotaba contra el suelo.

La siguiente evolución de los sintéticos llego en 1860 con la invención, según cuentan también por casualidad al romperse dos frascos y mezclarse sus contenidos, del celuloide cuya primera intención era la de fabricar bolas de billar y posteriormente empleado en la fabricación de carretes de fotos y películas dejando de emplearse por ser inflamable.

En 1906 apareció la baquelita, el primer polímero completamente sintético inventado por el químico Hendrik Baekeland. Este material tiene grandes aplicaciones ya que al calentarse en vez de ablandarse o fundirse se endurece mucho llegando a fabricarse carburadores de baquelita.

Y así entramos en el siglo XX considerado el siglo del plástico ya que no han dejado de sintetizarse nuevos materiales y otorgándolos nuevas y muy diversas propiedades.

Algunos de los materiales trabajados en este siglo son el PVC(1920-1930), metacrilato (1935), nylon (1935), teflón (1938), polietileno (1955) y polipropileno (1957).

Al llegar los 70´s y los 80´s la producción de plástico se disparó aún más y lo mismo ocurrió con su empleo en los vehículos.

Sin contar el caucho de las ruedas, en 1957 los vehículos contaban con alrededor de 1kg de plástico mientras que en 1970 ya alcanzaban los 50kg. En estos años se fueron reemplazando las maderas y metales sobretodo en el interior del vehículo por plásticos más baratos.

Y esto va en aumento ya que, pese a emplear plásticos cada vez más ligeros, un coche actual cuenta con alrededor 100kg de plástico casi todo en su interior y en las defensas aunque encontramos algunos vehículos con carrocería íntegramente de fibra de vidrio.

Pero para obtener un material sintético necesitamos de una materia prima que puede ser otro material sintético o un material natural y en función de su procedencia podemos clasificarlos como:

De origen vegetal:

-Madera: de la madera obtenemos muchas materias primas como la celulosa y los hidrocarburos y la lignina para la fabricación de papel y plásticos respectivamente.

-Resina: con ella fabricamos sobre todo caucho y pegamentos y siliconas.

-Corcho: es la corteza del alcornoque y se emplea de forma natural para embotellar o se sintetiza para la obtención de plásticos.

De origen animal:

-Leche: es el producto más empleado de origen animal para la fabricación de plásticos.

De origen fósil:

-Petróleo: es el material más empleado para la sintetización y de él se obtienen la gran mayoriçía de plásticos debido a su precio y facilidad de sintetizar. En las refinerías, el petróleo es descompuesto y se obtienen materiales tanto sólidos, como líquidos y gaseosos que al ser refinados podemos darles numerosos usos.

-Carbón: se emplea principalmente para la obtención de hidrocarburos para emplear éstos en la producción de plásticos.

Y con esto queda finalizada esta entrada sobre los materiales sintéticos que espero haya ayudado a acercar este complejo mundo a todos nosotros.

     Un saludo, Luis Vallejo López, administrador del blog.