lunes, 28 de abril de 2008
Poliestireno Expandido
El poliestireno expandido es un material plástico espumado, derivado del poliestireno y utilizado en el sector del envase. En los países hispanoparlantes se le conoce coloquialmente por varios nombres, algunos de ellos derivados del nombre de su fabricante:
- Argentina: Telgopor, marca comercial de la empresa Hulitego, y probablemente abreviatura de "tela gomosa porosa"; corcho blanco. Otra denominación, aunque incorrecta, es tergopol.
- España: porespan, porexpan, poliexpan o corcho blanco.
- Costa Rica: Estereofón, probablemente derivado del nombre comercial en inglés "Styrofoam", registrado por la Dow Chemical.
- Perú: Tecnopor.
- Bolivia: Plastoformo.
- Chile: Generalmente se le dice Plumavit; aun que en ciertos lugares (especialmente en el area de la construcción) se le dice Aislapol, ya que esta, es la fabricante de poliestireno mas antiguo de Chile.
- Colombia: Icopor, por su fabricante, Industria Colombiana de Porosos.
- México: Unicel o hielo seco.
- Uruguay: Espuma plast.
- Ecuador: Espuma-flex.
- Venezuela: Anime.
Proceso de producción
La fabricación del material se realiza partiendo de compuestos de poliestireno en forma de perlitas que contienen un agente expansor (habitualmente pentano). Después de una pre-expansión, las perlitas se mantienen en silos de reposo y posteriormente son conducidas hacia máquinas de moldeo. Dentro de dichas máquinas se aplica energía térmica para que el agente expansor que contienen las perlitas se caliente y éstas aumenten su volumen, a la vez que el polímero se plastifica. Durante dicho proceso, el material se adapta a la forma de los moldes que lo contienen.
En construcción lo habitual es comercializarlo en planchas de distintos grosores y densidades. También es habitual el uso de bovedillas de poliestireno expandido para la realización de forjados con mayor grado de aislamiento térmico.
Impacto medioambiental
Producción
Para hacer poliestireno se usan recursos naturales no renovables, ya que es un plástico derivado del petróleo. En lo que respecta al proceso de producción y su huella ecológica, habitualmente al fabricar este material se usan productos químicos que liberan gases que contribuyen al agrandamiento del agujero de ozono.[1]
Uso y fin de vida
Este material no es biodegradable.[1] En 1.000 años podría encontrarse un vaso de este material intacto, mientras que en ese período uno de polipropileno se habría biodegradado. La naturaleza sólo puede dividir su estructura en moléculas mínimas, pero no biodegradarlo.[2] Algunos poliestirenos vienen con el símbolo triangular de reciclaje, aunque solamente serán descartados, incinerados o vertidos, ya que no admiten nigún tipo de reciclado.[3] [4]
Unas 100 ciudades de Estados Unidos han prohibido el uso de vasos desechables de poliestireno expandido, entre ellas Portland, Berkeley y Oakland.[2] Algunos fabricantes han prohibido unilateralmente el poliestireno en sus embalajes, como el fabricante de consolas Nintendo.[5]
Por otro lado, el poliestireno expandido constituye un peligro para los animales anfibios o acuáticos. Al flotar en el agua, estos pueden ingerirlo al confundirlo con algún tipo de alimento natural (alga, insecto, etc.). Este material luego puede hacerlos ganar flotabilidad impidiendo que vuelvan a sumergirse hasta su hábitat natural, o se les atraganta impidiéndoles comer, por lo que pueden terminar muriendo de hambre o siendo presa de otros depredadores.[1]
Poliestireno y salud
Algunos estudios demuestran que el poliestireno afecta a la salud reproductiva de animales de laboratorio.[6] Según
Proceso De Producciòn
El proceso más utilizado en la actualidad para el poliestireno se basa en la polimerización radical en masa.[2] "Radical" significa que la reacción es iniciada por radicales libres, generados bien térmicamente bien mediante moléculas específicas denominadas iniciadores. "En masa" significa que el medio de reacción está formado esencialmente por estireno y poliestireno, añadiéndose a veces otro hidrocarburo inerte perfectamente miscible con el estireno, a menudo etilbenceno, que sirve para moderar la velocidad de reacción. Las líneas basadas en procesos en emulsión y en solución han quedado anticuadas hoy día, siendo reservadas a la producción de grados de especialidad.[2]
Existen numerosas licencias de proceso de estireno disponibles en el mercado. Se diferencian en detalles tecnológicos que tratan de mejorar tanto la calidad del producto como la productividad del proceso pero en esencia el fondo del proceso es el mismo para todas.
Proceso del poliestireno cristal
- 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 realiza purificación de las mismas. Algunas plantas hacen pasar el estireno por un lecho de alúmina para retirar el inhibidor de polimerización.
- Reacción. El estireno polimeriza espontáneamente, más rápido cuanto más alta sea la temperatura. Los reactores son en esencia recipientes en los que se fija una temperatura (típicamente entre 100 y
- 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
- 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.
Particularidades del proceso del poliestireno choque
El poliestireno choque se produce según un proceso muy similar al del poliestireno cristal, por lo que a continuación sólo se enumeran las diferencias.
La diferencia más obvia es que hay que disolver el caucho (normalmente polibutadieno aunque en ocasiones se utiliza estireno-butadieno) en el estireno antes de alimentarlo a los reactores. Para ello se emplean grandes tanques agitados.
Los reactores pueden tener la misma geometría que los del poliestireno cristal pero su control es mucho más delicado porque los parámetros de la reacción influyen en la morfología de las partículas de polibutadieno (cantidad de partículas, tamaño, forma), lo cual tiene un gran efecto sobre las propiedades mecánicas del producto final.
Por último, la temperatura de desvolatilización también debe ser controlada de forma más fina porque de ella depende la reticulación del polibutadieno, que no debe ser ni excesiva ni insuficiente.
Aplicaciones
Las ventajas principales del poliestireno son su facilidad de uso y su coste relativamente bajo. Sus principales desventajas son su baja resistencia a la alta temperatura (se deforma a menos de
- El poliestireno choque se utiliza principalmente en la fabricación de objetos mediante moldeo por inyección. Algunos ejemplos: carcasas de televisores, impresoras, puertas e interiores de frigoríficos, maquinillas de afeitar desechables, juguetes. Según las aplicaciones se le pueden añadir aditivos como por ejemplo sustancias ignífugas o colorantes.
- El poliestireno cristal se utiliza también en moldeo por inyección allí donde la transparencia y el bajo coste son importantes. Ejemplos: cajas de CD, perchas, cajas para huevos. Otra aplicación muy importante es en la producción de espumas rígidas, denominadas a veces "poliestireno extruido" o XPS, a no confundir con el poliestireno expandido EPS. Estas espumas XPS se utilizan por ejemplo para las bandejas de carne de los supermercados, así como en la construcción.
- En Europa, la mayor aplicación del poliestireno es la elaboración de envases desechables mediante extrusión-termoformado. En estos casos se suele utilizar una mezcla de choque y de cristal, en proporción variable según se desee privilegiar la resistencia mecánica o la transparencia. Un mercado de especial importancia es el de los envases de productos lácteos, que aprovechan una propiedad casi exclusiva del poliestireno: su secabilidad. Es esto lo que permite separar un yogur de otro con un simple movimiento de la mano.
- La forma expandida (poliestireno expandido) se utiliza como aislante térmico y acústico y es ampliamente conocido bajo diversas marcas comerciales (Poliexpan, Telgopor, Emmedue, etc.).
- Por sus propiedades, también se emplea en diversos casos en la indumentaria deportiva, por ejemplo, por tener la propiedad de flotar en agua, se usa en la fabricación de chalecos salvavidas y otros artículos para los deportes acuáticos; o por sus propiedades ligeras y amortiguadoras, se usa en la fabricación de cascos de ciclismo.
- Este material también se utiliza como aglutinante en ciertos explosivos como el RDXNapalm (por ejemplo en el MK77).
Propiedades
Se describen las propiedades del PS choque y el PS cristal. Para el EPS, véase el artículo principal Poliestireno expandido.
Propiedades mecánicas
| Propiedad | PS cristal | PS choque | Comentarios |
| Módulo elástico en tracción(GPa) | | | |
| Alargamiento de rotura en tracción (%) | | | El PS cristal no es nada dúctil |
| Carga de rotura en tracción (MPa) | | | |
| Módulo de flexión (GPa) | | | El PS choque es mucho más flexible que el cristal y similar al ABS |
| Resistencia al impacto Charpy (kJ/m2) | 2 | | El PS cristal es el menos resistente de todos los termoplásticos; el PS choque es intermedio |
| Dureza Shore D | | | El PS cristal es bastante duro, similar al policarbonato. El PS choque es similar al polipropileno. |
Propiedades térmicas
Estructura del poliestireno vista al microscopio.
El poliestireno "compacto" (sin inyección de gas en su interior) presenta la conductividad térmica más baja de todos los termoplásticos.[4] Las espumas rígidas de poliestireno XPS presentan valores aun más bajos de conductividad, incluso menores de 0,03 W K-1 m-1, por lo que se suele utilizar como aislante térmico.
Sin embargo, tiene relativamente poca resistencia a la temperatura, ya que reblandece entre 85 y
Véase también: Aislante térmico de poliestireno
Propiedades ópticas
Mientras que el PS choque es completamente opaco, el PS cristal es transparente. Tiene un índice de refracción en torno a 1,57, similar al del policarbonato y el PVC.
Las mezclas de PS choque y cristal son más translúcidas pero también más frágiles cuanto más PS cristal contienen. Es posible encontrar un compromiso entre ambas propiedades de forma que los objetos fabricados, por ejemplo vasos desechables, sean transparentes a la vez que aceptablemente resistentes.
Propiedades eléctricas
El poliestireno tiene muy baja conductividad eléctrica (típicamente de 10-16 S m-1), es decir, es un aislante. Por sus propiedades suele usarse en las instalaciones de alta frecuencia[6
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