¿Cuál es la capacidad de expansión del poliestireno?

Introducción al conocimiento del poliestireno expandible EPS

Poliestireno expandible

El poliestireno expandible (EPS) se conoce comúnmente como poliestireno y el polímero estirénico es una mezcla de resina, espuma física. agente y otros aditivos. El PS expandible se puede procesar para obtener productos de espuma plástica de baja densidad (0,7-10,0 lb/ft3). El poliestireno expandible más común son los gránulos de PS transparentes que contienen pentano como agente espumante. La fabricación de productos de espuma a partir de poliestireno expandible implica varios pasos especializados, una característica de muchas resinas plásticas, incluidas las poliolefinas y sus polímeros que forman espumas moldeables. El PS expandible se puede utilizar para crear una variedad de productos, como tazas de café, amortiguadores de automóviles que absorben energía o bloques de espuma de 300 pies cúbicos. Los principales usos del EPS son vasos desechables para bebidas, envases resistentes a los golpes y materiales de aislamiento térmico.

Química y propiedades

El poliestireno expandible es una resina granular pequeña, generalmente de 0,01 a 0,1 pulgadas de diámetro. La mayoría de estas partículas son perlas producidas por polimerización en suspensión, pero también se pueden obtener partículas de mayor diámetro mediante corte. El tamaño del cordón utilizado está determinado por el espesor mínimo de pared del producto de espuma final. Las partículas más grandes son más fáciles de expandir para formar productos de espuma de baja densidad, mientras que las partículas más pequeñas son más fáciles de convertir en piezas rellenas uniformemente.

El rendimiento de los productos de espuma plástica depende del polímero en bruto, pero se ve muy afectado por la densidad de la espuma. Un producto de espuma de PS con una densidad de 11 b/ft3, en el que el 97 % del volumen es aire, tiene propiedades mecánicas deficientes. El aire contenido en la espuma se divide en millones de células y es su presencia la que confiere a los materiales de espuma polimérica muchas propiedades valiosas. Estas propiedades incluyen aislamiento térmico, absorción de energía, flotabilidad, alta relación rigidez/peso y bajo costo por unidad de volumen, entre otras. Como se muestra en la tabla, la mayoría de las propiedades de la espuma PS tienen una clara relación funcional con su densidad. Por lo tanto, los fabricantes no necesitan rediseñar el molde y solo realizan pequeños ajustes en la operación real basándose en simples cambios en la tecnología de procesamiento. Otras propiedades de la espuma de PS también dependen del tipo de polímero y de la cantidad utilizada durante la formación de espuma. Dado que la resistencia mecánica de los productos de PS espumado se puede ajustar mediante la densidad de la espuma, a veces la resistencia requerida se obtiene seleccionando otro polímero de espuma. Un ejemplo es obtener propiedades que no están relacionadas con la resistencia, tales como hacer que el PS mejore la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a disolventes que no tiene; otro ejemplo es usar poliolefina o polímero de olefina/estireno para mejorar la flexibilidad o el alargamiento. La fuerza no mejora mucho.

Tabla 1 Propiedades representativas de la espuma de poliestireno

Rendimiento

Valor

Densidad, lb/ft3

1,0

2,0

3,0

Resistencia a la compresión, kPa

83—117

214—255

358—386

Resistencia a la tracción, kPa

14—186

400—420

p>

634—655

Resistencia al calor, R/in

3,8

4,2

4 ．3

Procesamiento

El procesamiento de PS ampliable se divide en dos pasos. El primer paso es la preespumado o espumado simple, que fija la densidad del producto final. En este proceso, las partículas de polímero que contienen el agente de soplado se ablandan en condiciones de calentamiento y el agente de soplado se volatiliza. El resultado es la expansión dentro de cada cuenta, formando muchas células. El número de celdas (densidad final) está controlado por la temperatura y el tiempo de calentamiento. Durante este proceso, las perlas deben permanecer dispersas y fluir libremente. En la producción industrial, el proceso de formación de espuma se lleva a cabo colocando el PS expandible directamente en vapor. La reacción generalmente se completa mediante la mezcla continua de perlas y vapor en un tanque de agitación. Se mantiene el equipo de reacción (como la máquina de formación de espuma previa Rodman). La presión exterior es normal y las perlas de espuma se desbordan desde arriba.

Algunas plantas de producción utilizan calderas por lotes para garantizar un tiempo de residencia más equilibrado o cuando ciertos DPS inflamables requieren temperaturas relativamente altas. Después de la formación de espuma, las perlas deben envejecerse para permitir que el aire se incorpore gradualmente a las células.

El termoformado es el segundo paso en la espumación de EPS. primero. Las perlas preexpandidas maduras se colocan en un molde con una cavidad específica. Para productos pequeños y de estructura compleja, se debe utilizar equipo de acción Venturi (como pistolas de llenado) durante el moldeo. Las perlas se introducen en la cavidad del molde con la ayuda de un flujo de aire. Los productos grandes pueden llenar la cavidad del molde por su propia gravedad. La cavidad del molde llena de gránulos se sella y se calienta, y las perlas se ablandan cuando se calientan, lo que hace que las células se expandan. Las cuentas se expanden para llenar los espacios entre ellas y se unen formando una espuma uniforme. En este momento, la espuma todavía está blanda y puede soportar la presión de los gases calientes en las celdas. Antes de sacar el producto del molde, el gas debe salir de las celdas y se debe bajar la temperatura para estabilizar la forma del producto. Esto generalmente se hace rociando agua sobre la pared interior del molde.

Debido a que el molde de moldeo tiene doble pared, el moldeo de PS espumado se denomina "moldeo en cámara de vapor". El tamaño de la pared interior del molde es el tamaño del producto real y hay poros en la pared interior del molde. Esto permite que el vapor pase a través de la espuma y que el calor se difunda. El espacio entre las paredes dobles forma una cámara de vapor a la que se hace pasar vapor para calentar las perlas. Para la mayoría de los productos, la presión de moldeo del PS espumado es inferior a 276 kPa. El molde está hecho de aluminio y se le da una forma determinada según los requisitos del producto. El moldeo de PS espumado es un método de producción económico debido a la baja presión de moldeo y al bajo costo del equipo de moldeo.

Aplicaciones

Los principales usos del PS espumado son materiales de aislamiento térmico para la industria de la construcción, utensilios desechables (principalmente tazas de café) y materiales de embalaje protectores antisísmicos.

Los productos de aislamiento térmico utilizan EPS debido a su baja conductividad térmica constante, baja densidad y bajo costo de procesamiento. Las tazas de té de EPS se fabrican porque el EPS es fácil de formar espuma en productos finos y tiene buenas propiedades de conservación del calor. Las propiedades de absorción de impactos, el bajo costo y la formabilidad de la espuma hacen del EPS el material elegido para el embalaje protector.

Los productos de poliolefina espumada absorben más energía de impacto por unidad de espesor, por lo que pueden usarse como embalaje para artículos más frágiles y para componentes amortiguadores, como los sistemas de absorción de impactos en algunos automóviles nuevos.