Produccion Poliestireno Expandido

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

 FACULTAD REGIONAL DELTA

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Producción del poliestireno expandido

2da entrega

Alumnas:

• Montenegro Aldana Macarena
• Uriarte Luciana
• Oszurkiewicz Ivana

Introducción:

En el siguiente trabajo vamos a hablar sobre la producción del poliestireno expandido partiendo de la polimerización del estireno, el cual es nuestra materia prima. Este material es un objeto de estudio interesante porque posee múltiples aplicaciones en la vida cotidiana; principalmente en el ambiente de la construcción (aislación térmica, cielorrasos, pisos flotantes) y en el de envases y embalaje (vasos térmicos, envases para alimentación, cajas contenedoras etc.).

El Poliestireno Expandido (EPS) se define técnicamente como:

"Material plástico celular y rígido fabricado a partir del moldeo de perlas preexpandidas de poliestireno expandible o uno de sus copolímeros, que presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire".

La abreviatura EPS deriva del inglés Expanded PolyStyrene. Este material es conocido en Argentina principalmente como Telgopor.

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Este producto fue obtenido por primera vez en Alemania por la I.G Farbenindustrie en el año 1930. Hacia fines de la década del 50, la firma BASF (Alemania) por iniciativa del Dr. F. Stastny, desarrolla e inicia la producción de un nuevo producto: poliestireno expandible, bajo la marca Styropor. Ese mismo año fue utilizado como aislante en una construcción dentro de la misma planta de BASF donde se realizó el descubrimiento. Al cabo de 45 años frente a escribanos y técnicos de distintos institutos europeos, se levantó parte de ese material, y se lo sometió a todas las pruebas y verificaciones posibles. La conclusión fue que el material después de 45 años de utilizado mantenía todas y cada una de sus propiedades intactas.

Proceso productivo:

Polimerización:

El proceso productivo para la obtención de poliestireno expandido utiliza como materia prima el poliestireno expandible, el cual se obtiene de la Polimerización del Estireno en presencia de un agente expansor (pentano).

La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, o bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional.

Existen dos grandes clasificaciones, una de ellas es la “policondenzacion” y la otra es la “polimerización por adición”. La primera se da si la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua. Mientras que la segunda se da cuando la molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos, es decir, la composición química de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones químicas de los monómeros que la conforman. 

La principal diferencia radica en que la polimerización por condensación genera subproductos y la polimerización por adición no. Por otro lado, en la polimerización por adición se forman cadenas largas desde el principio y no se alteran con el tiempo, y la composición química porcentual del polímero es igual al del monómero que lo origina. Por estas características, consideramos que para la producción del poliestireno es más adecuada la polimerización por adición.

Esta  se divide, a su vez, en radical, anionico y catiónico. En este mecanismo se puede observar como un iniciador reacciona con una molécula del monómero para dar un intermediario que vuelve a reaccionar sucesivamente con moléculas del mismo monómero para dar nuevos intermediarios. Estos intermediarios serán denominados “radicales libres”, “iones”, o “complejos metálicos” según el proceso que se lleve a cabo (radical, anionico o catiónico respectivamente).

Existen distintas técnicas industriales básicas para la polimerización de adición, entre ellas se encuentran:

• Polimerización en masa: Se parte de un monómero puro no diluido, que se transforma lentamente en el polímero sólido. Las ventajas de este proceso son que se obtienen productos de alta pureza sin la necesidad de realizar separaciones, y en el caso de plásticos transparentes la claridad es excelente, tiene una velocidad y grado de polimerización elevados.

Dentro de las desventajas se encuentra que la baja conductividad térmica del monómero y el polímero dificultan el retiro del calor producido por la polimerización. Existe una alta probabilidad de sobrecalentamiento donde se puede llegar a perder el control sobre la reacción. Y además la alta viscosidad del polímero formado dificulta mover el monómero no convertido.

• Polimerización en solución: En esta polimerización se diluye el monómero con disolventes en los cuales también se disuelve el polímero. Las ventajas de este tipo de polimerización son que el solvente disminuye la viscosidad del medio de reacción, y por otro lado se facilita el retiro de calor producido por la reacción así como el control de la misma. Sus desventajas son, que al tener menor concentración del monómero se reduce la velocidad y el grado de polimerización. Además se requiere separar el solvente del polímero formado, lo cual conlleva a un fuerte aumento de los costos de producción.
• Polimerización en emulsión: Se emplea además de agua, que sirve de medio, un emulsionante de tipo jabonoso y un sistema iniciador soluble en agua. La reacción se realiza en un reactor en el que se agita convenientemente la mezcla de reacción formada por monómero, agua, iniciador, jabón y otros componentes. El monómero se encuentra disuelto dentro de las micelas del jabón y formando gotas rodeadas de moléculas de emulsionantes. Las ventajas de este mecanismo son que se percibe un cambio muy leve de la viscosidad durante el proceso, debido a que por regla general, la viscosidad de la emulsión es idéntica a la de la fase continua. La fase continua absorbe el calor producido por la polimerización. Dentro de las desventajas se encuentra que no es económicamente factible separar el jabón de las partículas del polímero, el producto final incorpora en sí mismo el jabón utilizado en la polimerización. El jabón presente puede desmejorar las propiedades ópticas (transparencia) y las eléctricas (aislamiento térmico)
• Polimerización en suspensión: el monómero se mezcla con el iniciador/catalizador  y se utiliza en forma de suspensión en agua, donde el calor desprendido es absorbido por la misma. El producto polimerizado se separa y se deshidrata, estos polímeros resultantes son obtenidos en forma de pequeñas perlas o gotitas que son filtrados, lavados y secados en forma de polvos para moldear. Las ventajas son que el polímero formado está prácticamente libre de contaminantes. El polímero es formado directamente en partículas y la separación de las partículas de la fase continua es sencilla debido a su baja afinidad. Y sus desventajas radican en la contaminación del polímero con agua y estabilizadores y que requiere de agitación continua.  

Por sus características, la polimerización que daría mejores resultados para la producción del EPS es el de suspensión, ya que el manejo de temperatura es relativamente fácil y el producto deseado solo está contaminado por agua, la cual se puede extraer por filtrados y secados.

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