Poliester

Poliéster

Fibra fabricada en la cual la sustancia que forma la fibra es cualquier cadena larga de polímero sintético, compuesta de al menos el 85% por peso de un Ester acido de substituto de acido carboxílico aromático, inclusive sustituido por unidades tereftalato

Historia

Con la segunda guerra mundial comienza la producción de fibras sintéticas en 1939, vallase Carothers obtiene una fibra de poliamida, con capacidad de estiramiento, se trata de nylon. Ligeros cambios enl qu9imica del nylon provocaron que descubriera nuevas fibras como el poliéster, el acrílico, el elastano etc. Junto con su compañero James Dickinson, crearon lo que al principio se conoció como PET (polímero para la fabricación de fibras)

El PET (polietilen tereftaleno) es producido por las reacción de glicol de etileno con acido tereftalato o sus derivados, es el polímero de poliéster más utilizado en las producción de fibras

Su  desarrollo continúo en secreto durante el transcurso de la segunda guerra mundial. En 1946, Carothers y Dickinson cedieron los derechos de fabricación a Dupont (para estados unidos) e ICI (para el resto del mundo). El poliéster se utilizo inicialmente para producir fibras y se convirtió en tejidos sintéticos revolucionarios. Al inicio de los años 50, se asigno la marca DACRON a los primeros tejidos sintéticos del mundo lavables y que no necesitan plancha

Para 197º, el 87% de todo el poliéster producido en el mundo era fabricado en estados unidos, Japón y el oeste europeo. Esto continuo hasta que la patente del poliéster expiro; es entonces cuando países asiáticos estuvieron habilitados y comenzaron a producir grandes cantidades.

poliesteres importantes

las demandas a nivel industrial de envases para las franquicias de refrescos mas grande a nivel mundial apoyaron el desarrollo de recipientes plasticos, sin embargo, existian varios candidatos a este producto, por lo cual eligio un poliester que esta el momento se ha convertido en uno de los mas importantes a nivel industrial; En su estructura molecular, el tereftalato de polietileno (PET) TECAPET - puede presentarse bien como termoplástico amorfo o parcialmente cristalino, caracterizándose el tipo amorfo por su total transparencia y por su resistencia mecánica inferior así como por unas características de deslizamiento mucho peores que el tipo parcialmente cristalino. Por el contrario, los tipos parcialmente cristalinos poseen una dureza, rigidez y resistencia mecánica elevadas junto con excelentes características de deslizamiento y un bajo desgaste (al contrario que el polioximetileno (POM) en un entorno húmedo o seco).

El pet (tereftaleno de polietilo) es uno de los materiales utilizados conmunmente en la industria embotelladora de bebidas; fue patentado como un polímero para fibra por J.R. Whinfield y J. T. Dickson en 1941. La producción comercial de fibra de poliéster , desde entonces a alcanzado un alto nivel de sofisticación basado en el espectacular crecimiento en la demanda del producto a escala mundial.

Se fabrica a partir de dos materias primas derivadas del petróleo:

Etileno y paraxileno. Los derivados de estos compuestos (respectivamente etilen glicol y acido tereftalico) son puestos a reaccionar a temperatura y presión elevadas para obtener la resina PET en estado amorfo, una vez que la longitud de cadena es suficientemente larga. El pet extruye a través de un dado de orificios multiples para obtener un espagueti que se enfria en agua y una vez semisólido es cortado en un peletizador obteniendo asi el granulado que presenta  las siguientes características, posee en alto contenido de acetaldehído y presenta un bajo peso molecular, estas caraceristicas limitan el uso del pet en la fabricación de botellas, por lo que se hace necesario  pasar el granulado se calienta en una atmosfera inerte permitiendo que se mejoren estas propiedades simultáneamente, lo cual permite una mayor facilidad y eficiencia del secado y moldeado de la preforma durante la producción y la calidad de la botella misma.

sintesis del PET

Los grupos ester en la cadena d epoliester son polares, donde el atomo de oxigeno del grupo carbonilo tiene una carga negativa y el atomo de carbono del carbonilo tiene una carga positiva. las cargas positivas y negativas de los diversos grupos se atraen mutuamente. esto permite que los grupos ester de cadena vecinas se alineen entre si en una forma cristalina y debido a ello, den lugar a fibras resistentes.

El pet es un material caracterizado por su gran ligereza y resistencia mecánica a la compresión a las caídas, alto grado de transparencia y brillo, conserva el sabor y aroma de los alimentos, es una barrera contra los gases, reciclable 100% y con posibilidad de producir envases reutilizables, lo cual ha llevado a desplazar a otros materiales, como por el ejemplo el PVC.

La resina se presenta en forma de pequeños cilindros o chips. Los cuales, secos, se funden e inyectan a presión en maquinas de cavidades múltiples de las que se producen las preformas, después, las preformas son sometidas a un proceso de calentamiento preciso y gradual, posteriormente se colocan dentro de un molde y se les estira por medio de una varilla o piston hasta alcanzar su tamaño definitivo, entonces se infla con aire a presión hasta que toman la forma de molde y  se forma el envase típico

Debido a la buena resistencia a la fluencia así como a la baja absorción de humedad y la excelente estabilidad dimensional, el PET resulta excelente para la fabricación de piezas complejas con altas exigencias de precisión dimensional y de acabado superficial.

los poliesteres alifaticos a base de acidos lactico y glicolico se han utilizado ampliamente como los biomateriales y los soportes de los sistemas de administracion de farmacos, debido a su baja toxicidad, excelente biodegradacion y biocompatibilidad han sido aprobados por las autoridades reguladoras.

estos biopolimeros se utilizan en el campo medico, tales como implantes, suturas quirurgicas e impantes de fijacion osea. ademas, han logrado diferentes modificaciones en las propiedades de los biopolimeros como:

el aumento de la hidrofilicidad de los polimeros que dara lugar a una absorcion de agua mas rapida y al hinchamiento de la matriz del polimero provocando una rapida y prolongada liberacion del farmaco

la aceleracion de la tasa de degradacion de los poliesteres lineales, para formar poliesteres ramificados (glicol etc.) podria alcanzar una rapida solubilidad en agua, fomentando asi la erosion del polimero.

entre los poliesteres biodegradables a base de petroleo, encontramos la policaprolactona (PCL), muy procesable, flexible y biocompatible, utilizado en medicamentos e ingenieria de tejido. las propiedades fisicas, termicas y mecanicas de los poliesteres biodegradables estan relacionadas con la estructura cristalina y la morfolofia que puede ser manipulada cambiando las condiciones de la cristalizacion.

poliesteres derivados de oligotiofenos

Los Politiofenos han atraído mucha atención en vista de los intereses fundamentales y las aplicaciones tecnológicas debido a su buena estabilidad química y alta conductividad eléctrica en el estado oxidado. Los informes de electroluminiscencia en polímeros conjugados han motivado un gran número de actividades de investigación en el campo de los  polímeros y diodos oligoméricos emisores de luz. 

La Solubilidad, de los  polímeros conjugados procesables tiene una ventaja importante sobre semiconductores inorgánicos ya que los dispositivos se pueden fabricar fácilmente a través de centrifugado, sobre diversos sustratos.

poliesteres aromaticos

los poliesteres con alto contenido de aromáticos, muestran excelente estabilidad térmica. También tienen excelentes propiedades mecánicas y físicas y buena resistencia química. La alta regularidad y alta rigidez de las  estructuras de los polímeros resultan de la interacción fuerte cadena-cadena, alta cristalinidad, puntos de fusión elevados y baja solubilidad. Cadenas alquilo secundarias se han unido a polímeros rígidos como poliésteres aromáticos y Poliimidas para disminuir sus puntos de fusión y temperaturas de transición vítrea y aumentar su solubilidad. 

Proceso de producción

El proceso del “melt spinning” es usado en la formación de fibras de poliéster. El poliéster granulado es obtenido en primera instancia en la poli-condensación y posteriormente en el proceso discontinuo. Antes de que el granulado sea derretido, debe ser secado. Este proceso es efectivo, en cuanto a costos se refiere, para pequeños lotes, en particular por especialidad.

El proceso continuo, también llamado hilado directo, es usado para la producción de hilos estándar y fibras en grandes lotes (arriba de 150 ton/día) en este proceso el fundido, el cual ha sido producido en el reactor poli-condensador, es extraído directo en una planta.

En el pasado, el granulado era derretido en le proceso de hilado por rejilla. En este proceso el granulado seco, que es alimentado por un tanque de reserva, será derretido a lo largo de tubos calientes. La temperatura de hilado esta alrededor del rango de los 280 °C a 300 °C.

En la actualidad, el hilado por rejilla ha sido remplazado por el hilado de extrusión. En el cual se incrementa la presión y la homogeneización del fundido.

Propiedades

Las fibras de poliéster son 50% cristalinas y el Angulo de sus moléculas puede variar. Sus propiedades son muy sensibles a los procesos termodinámicos. Básicamente el poliéster,  a través de modificaciones químicas y físicas, puede ser adaptado hacia el uso final que se le va a dar, como puede ser fibras para ropa, textiles, para el hogar o simplemente filamentos o hilos

Una característica importante del poliéster es su alta elasticidad, que hace que este sea más conveniente para artículos que no cambien mucho de forma como ropa interior o para ropa exterior ya que tienen que mostrar alta estabilidad y forma consistente

Las principales propiedades del poliéster son (carty, 1996):

·         Bajo amplificación, la fibra parece lisa y en forma de barra. Usualmente es circular en zonas transversales.

·         Es usado como un filamento continuo ( usualmente texturizado)

·         Normalmente tiene mucho brillo, pero es meno vidrioso en apariencia que el nylon

·         Son extremadamente fuertes y resistentes a la abrasión.

·         Es extensible y no se arruga fácilmente.  Es resistente al estiramiento

·         Conserva mejor el calor que el algodón  y el lino

·         No es absorbente

·         Es resistente a los ácidos, álcalis y blanqueadores.

·         El poliéster e termoplástico. Con ayuda del calor, se pueden producir plisados y pliegues permanentes.

·         Alta resilencia

·         Alta resistencia a la tracción y a la humedad

·         Son estables ante los rayos ultra violetas

·         Buena resistencia eléctrica

·         Son biodegradables

Desventaja

·         Fuerte carga electrostática

Aplicaciones

·         Fabricación de vestidos, blusas, trajes, ropa, impermeables, ropa deportiva, ropa interior y lencería.

·         Fabricación de envases para bebidas

·         Fabricación de vasijas en la ingeniería, medicina, agricultura etc.

·         Sutura o fijación ósea o para sustituir fragmentos óseos (biomedicina)

·         Fabricación de juguetes, agentes adhesivos, colorantes y pinturas

·         Fabricación de componentes eléctricos y electrónicos

·         Fabricación de cintas adhesivas, hilos de refuerzo para neumáticos.

·         Fabricación de carcasas, interruptores, capacitores.

·         Piezas para la  industria automotriz

referencias

anonimo. reciclado de envases pet. [en linea]. [consultado: 06 de octubre de 2012]. disponible en web: catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/...a.../capitulo_2.html

anonimo. antecedentes. [en linea]. [consultado: 06 de octubre de 2012]. disponible en web: catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lmnf/.../capitulo3.pdf

NEIRA, Andrea, PARDO, Carolina. Poliesteres. [consultado: 07 de noviembre de 2012]. disponible en web: docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:zM6PxiHdBgMJ:poliesteres.files.wordpress.com/2010/04/exp-final-poliesteres1.ppt