Universidad de Buenos Aires Facultad de Ingeniera

Industrias Petroqumicas 72.16

Poliestireno Expandido

Alumno: Pablo Kiesel Padrn: 79957 Fecha de entrega: 27-10-05

Definicin

3

Historia

3

Propiedades y caractersticas

4

Proceso productivo

12

Usos y Aplicaciones

18

21

El mercado local

34

EPS y el Medio Ambiente

37

Bibliografa

41

2

Definicin El EPS es un material plstico blanco espumado que presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire. Este material poco denso se suele utilizar para la construccin y el embalaje. Entre muchas caractersticas que tiene este material podemos destacar: No absorbe casi el agua, es ligero, tiene una baja conductividad trmica, es muy estable frente a la temperatura, etc. Adems, en embalaje, es muy fcil de usar.

Historia En 1831 un lquido incoloro, el estireno, fue aislado por primera vez de una corteza de rbol. Hoy da se obtiene mayormente a partir del petrleo. El poliestireno fue sintetizado por primera vez a nivel industrial en el ao 1930. Hacia fines de la dcada del 50, la firma BASF (Alemania) por iniciativa del Dr. F. Stastny, desarrolla e inicia la produccin de un nuevo producto: poliestireno expandible, bajo la marca Styropor. Ese mismo ao fue utilizado como aislante en una construccin dentro de la misma planta de BASF donde se realiz el descubrimiento. Al cabo de 45 aos frente a escribanos y tcnicos de distintos institutos europeos, se levant parte de ese material, y se lo someti a todas las pruebas y verificaciones posibles. La conclusin fue que el material despus de 45 aos de utilizado mantena todas y cada una de sus propiedades intactas.

3

Propiedades y caractersticas Propiedades Fsicas DENSIDAD Los productos y artculos acabados en poliestireno expandido - EPS se caracterizan por ser extraordinariamente ligeros aunque resistentes. En funcin de la aplicacin las densidades se sitan en el intervalo que va desde los 10kg/m hasta los 50kg/m.

TIPO I II III IV V VI VII RESISTENCIA MECNICA

DENSIDAD (kg/m) MNIMA NOMINAL 9 11 13,5 18 22,5 27 31,5 10 12 15 20 25 30 35

La resistencia a los esfuerzos mecnicos de los productos de EPS se evalan generalmente a travs de las siguientes propiedades:

Resistencia a la compresin para una deformacin del 10%. Resistencia a la flexin. Resistencia a la traccin. Resistencia a la cizalladura o esfuerzo cortante.

La densidad del material guarda una estrecha correlacin con las propiedades de resistencia mecnica. El grfico reflejado a continuacin muestra los valores alcanzados sobre estas propiedades en funcin de la densidad aparente de los materiales de EPS.

1Tensin de compresin 10 [kPa] 2Densidad aparente a [kg/m] Tensin de compresin (10) - UNE-EN-826 Esta propiedad se requiere en los productos de EPS sometidos a carga, como suelos, cubiertas, aislamiento perimetral de muros, etc. En la prctica la deformacin del EPS en4

estas aplicaciones sometidas a carga es muy inferior al 10%. La tensin de compresin al 10% de deformacin se escogi para obtener repetibilidad en los resultados. El mtodo de ensayo para el 10% de deformacin no es ms que un ensayo de laboratorio necesario para asegurar la calidad de la produccin y no tiene nada que ver con las cargas prcticas. Por otro lado la relacin entre los resultados de ensayo de tensin de compresin al 10% de deformacin y el comportamiento a compresin a largo plazo es bien conocido. Los productos de EPS tienen una deformacin por fluencia de compresin del 2% o menos, despus de 50 aos, mientras estn sometidos a una tensin permanente de compresin de 0,30 10. Clasificacin de productos de EPS Tipo EPS S EPS 30 EPS 50 EPS 60 EPS 70 EPS 80 EPS 90 EPS 100 EPS 120 EPS 150 EPS 200 EPS 250 EPS 300 EPS 350 EPS 400 EPS 500 Tensin de Compresin al Resistencia a 10% de deformacin (10) Flexin (B) kPa kPa 50 30 50 50 75 60 100 70 115 80 125 90 135 100 120 150 200 250 300 350 400 500 150 170 200 250 350 450 525 600 750

AISLAMIENTO TRMICO Los productos y materiales de poliestireno expandido - EPS presentan una excelente

5

capacidad de aislamiento trmico frente al calor y al fro. De hecho, muchas de sus aplicaciones estn directamente relacionadas con esta propiedad: por ejemplo cuando se utiliza como material aislante de los diferentes cerramientos de los edificios o en el campo del envase y embalaje de alimentos frescos y perecederos como por ejemplo las familiares cajas de pescado. Esta buena capacidad de aislamiento trmico se debe a la propia estructura del material que esencialmente consiste en aire ocluido dentro de una estructura celular conformada por el poliestireno. Aproximadamente un 98% del volumen del material es aire y nicamente un 2% materia slida (poliestireno). De todos es conocido que el aire en reposo es un excelente aislante trmico. La capacidad de aislamiento trmico de un material est definida por su coeficiente de conductividad trmica que en el caso de los productos de EPS vara, al igual que las propiedades mecnicas, con la densidad aparente.

El grfico adjunto nos muestra esta influencia:

1Conductividad Trmica [W/mK] 2Densidad aparente a [kg/m] Existen nuevos desarrollos de materia prima que aportan a los productos transformados coeficientes de conductividad trmica considerablemente inferiores a los obtenidos por las materias primas estndar. COMPORTAMIENTO FRENTE AL AGUA Y VAPOR DE AGUA El poliestireno expandido no es higroscpico, a diferencia de lo que sucede con otros materiales del sector del aislamiento y embalaje. Incluso sumergiendo el material completamente en agua los niveles de absorcin son mnimos con valores oscilando entre el 1% y el 3% en volumen (ensayo por inmersin despus de 28 das). Nuevos desarrollos en

6

las materias primas resultan en productos con niveles de absorcin de agua an ms bajos. Al contrario de lo que sucede con el agua en estado lquido el vapor de agua s puede difundirse en el interior de la estructura celular del EPS cuando entre ambos lados del material se establece un gradiente de presiones y temperaturas. Para determinar la resistencia a la difusin del vapor de agua se utiliza el factor adimensional que indica cuantas veces es mayor la resistencia a la difusin del vapor de agua de un material con respecto a una capa de aire de igual espesor (para el aire = 1). Para los productos de EPS el factor , en funcin de la densidad, oscila entre el intervalo = 20 a = 100. Como referencia, la fibra de vidrio tiene un valor = 1 y el poliestireno extruido = 150. ESTABILIDAD DIMENSIONAL Los productos de EPS, como todos los materiales, estn sometidos a variaciones dimensionales debidas a la influencia trmica. Estas variaciones se evalan a travs del coeficiente de dilatacin trmica que, para los productos de EPS, es independiente de la densidad y se sita en los valores que oscilan en el intervalo 5-7 x 10-5 K-, es decir entre 0,05 y 0,07 mm. por metro de longitud y grado Kelvin. A modo de ejemplo una plancha de aislamiento trmico de poliestireno expandido de 2 metros de longitud y sometida a un salto trmico de 20 C experimentar una variacin en su longitud de 2 a 2,8 mm.

ESTABILIDAD FRENTE A LA TEMPERATURA Adems de los fenmenos de cambios dimensionales por efecto de la variacin de temperatura descritos anteriormente el poliestireno expandido puede sufrir variaciones o alteraciones por efecto de la accin trmica. El rango de temperaturas en el que este material puede utilizarse con total seguridad sin que sus propiedades se vean afectadas no tiene limitacin alguna por el extremo inferior (excepto las variaciones dimensionales por contraccin). Con respecto al extremo superior el lmite de temperaturas de uso se sita alrededor de los 100C para acciones de corta duracin, y alrededor de los 80C para acciones continuadas y con el material sometido a una carga de 20 kPa. COMPORTAMIENTO FRENTE A FACTORES ATMOSFRICOS La radiacin ultravioleta es prcticamente la nica que reviste importancia. Bajo la accin prolongada de la luz UV, la superficie del EPS amarillea y se vuelve frgil, de manera que la lluvia y el viento logran erosionarla. Dichos efectos pueden evitarse con medidas sencillas, en las aplicaciones de construccin con pinturas, revestimientos y recubrimientos. Debido a que estos efectos slo se muestran tras la exposicin prolongada a la radiacin UV, en el caso de las aplicaciones de envase y embalaje no es objeto de consideracin.

7

TABLA RESUMEN A continuacin se presenta una tabla resumen de las propiedades anteriormente citadas:PROPIEDADES NORMA UNE UDS. TIPOS EPS TIPO I TIPO II TIPO III TIPO IV TIPO V TIPO VI DENSIDAD Nominal DENSIDAD Mnima ESPESOR MNIMO CONDUCTIVIDAD TRMICA l (10C) EN-1602 Kg/m Kg/m mm mW/(mK) KPa 10 9 50 46 30 12 11 40 43 40 15 13.5 30 39 65 20 18 20 36 100 25 22.5 20 35 150 30 27 20 34 200 TIPO VII 35 31.5 20 33 250

92201

Tensin por COMPRESIN con EN-826 deformacin del 10%. (s10) Resistencia permanente a la COMPRESIN con una deformacin del 2% Resistencia a la FLEXION EN-12089 (sB) Resistencia al CIZALLAMIENTO Resistencia a la TRACCION Mdulo de Elasticidad Indeformabilidad al calor instantnea Indeformabilidad al calor duradera con 20.000 N/m2 Coeficiente de dilatacin trmica lineal Capacidad Trmica Especfica Clase de reaccin al fuego EN-12090 EN-1607 EN-1608

KPa KPa KPa KPa KPa C C

50 25 100 75

60 35