- ¿Qué es el Poliestireno (PS)?
- Tendencia de precios del poliestireno
- Producción del poliestireno
- Poliestireno atáctico
- Poliestireno sindiotáctico
- Capacidad de producción mundial de poliestireno
- Previsión del mercado mundial de poliestireno
- Factores del mercado
- Perspectiva regional
- Obstáculos
- Protagonistas principales
- Historia del polímero PS
- Propiedades de los plásticos PS
- Propiedades físicas del PS
- Diferentes grados de plásticos PS
- GPPS
- HIPS
- EPS
- Aplicaciones de los plásticos PS
- Hojas de poliestireno
- Hojas de PS – Propiedades físicas
- Espuma de poliestireno
- Propiedades generales de la espuma PS
- A. Poliestireno expandido (EPS)
- B. Poliestireno extruido (XPS)
- Usos generales del poliestireno
- Desventajas de los plásticos PS
- Reciclaje de plásticos PS
¿Qué es el Poliestireno (PS)?
Es un polímero sintético hecho de monómero de estireno. El PS se fabrica mediante la polimerización del estireno, que es un tipo de material de construcción que se utiliza para producir una variedad de productos de plástico. También se encuentra en la naturaleza (fresas, canela, café y cerveza).
Este polímero plástico es un termoplástico natural transparente que está disponible tanto en forma sólida como en material de espuma rígida. El material PS generalmente utilizado es claro, duro y frágil en propiedades.
Es un plástico comúnmente utilizado para producir una variedad de productos del segmento final. La forma sólida de plástico se utiliza ampliamente para producir productos que requieren claridad. A menudo se utiliza con una combinación de colorantes, aditivos y otras formas de plásticos para producir bienes como aparatos electrónicos, piezas de automóviles, macetas de jardinería, equipos, etc.
El PS está hecho de material de espuma y se denomina poliestireno expandido (EPS) o poliestireno extruido (XPS) que es conocido por sus propiedades aislantes y de amortiguación.
La forma sólida de este material se utiliza comúnmente para aplicaciones de dispositivos médicos (tubos de ensayo, placas de Petri, etc.) o para artículos cotidianos como detectores de humo, CDs, contenedores de alimentos, tazas de café, etc. La forma de espuma del polímero se utiliza habitualmente como material de envasado para una gran variedad de productos.
Tendencia de precios del poliestireno
Producción del poliestireno
Se produce como otros polímeros plásticos mediante un proceso de polimerización. Este polímero resulta cuando los monómeros de estireno se interconectan entre sí durante la polimerización.
En este proceso el enlace de carbono IT del grupo vinilo se rompe y forma un nuevo enlace de carbono, uniéndose además al carbono de otro monómero de estireno en la cadena. El nuevo enlace formado es mucho más fuerte que el anterior, por lo que resulta difícil despolimerizar el polímero.
Se produce principalmente en dos formas diferentes:
Poliestireno atáctico
Esta es una forma comercialmente importante de PS producido. Para producir PS atáctico, los grupos fenilos se distribuyen aleatoriamente a ambos lados de la cadena del polímero. Este posicionamiento aleatorio evita que las cadenas se alineen y proporciona una cantidad suficiente de regularidad para lograr la cristalinidad deseada. Este polímero plástico tiene una temperatura de transición vítrea de 90° C y el proceso de polimerización está fuertemente iniciado por radicales libres.
Poliestireno sindiotáctico
Para producir PS sindiotáctico se utiliza el proceso de «polimerización Ziegler-Natta». En este proceso de polimerización, los grupos fenilos se colocan en los lados alternos de la columna vertebral del hidrocarburo. Se trata de una forma altamente cristalina de polímero PS producida con una temperatura de transición de 270° C. Estos tipos de PS se producen actualmente bajo la marca XAREC por Idemitsu Corporation mediante el uso de un catalizador de metaloceno para la reacción de polimerización.
En la producción de polímero generalmente se utilizan cuatro procesos de polimerización y tres métodos de espumación. Los tres procesos utilizados inicialmente son la suspensión en masa, la emulsión y la polimerización en solución. Los últimos son: espumado en molde cerrado de EPS, extrusión de EPS y extrusión por inyección directa de GPPS.
Capacidad de producción mundial de poliestireno
La capacidad mundial de PS en 2016 fue de 14,7 millones de toneladas. China fue el país líder con mayor capacidad de producción. Asia es la región líder que representa la mayor parte de la capacidad de producción mundial del polímero. Ocupó el 55,1% de la capacidad de producción.
La región asiática es el mayor mercado para los plásticos PS también es responsable de más de la mitad de la capacidad de producción mundial. La segunda región en importancia es América del Norte, con un 17%, seguida de Europa, con un 16,3%.
Previsión del mercado mundial de poliestireno
Se prevé que el mercado de PS crezca más de 28.000 millones de dólares en 2020. El mercado era de unos 24.000 millones de dólares en 2016 y cruzará los 28.000 millones de dólares en 2020, según el análisis de la industria. El mercado del plástico PS ha crecido rápidamente desde los últimos años y también se espera que aumente en los próximos años.
El PS es un plástico versátil con una serie de usos en diferentes segmentos de mercado. El PS se utiliza ampliamente para fabricar productos de consumo de uso diario como frigoríficos, aparatos de aire acondicionado, televisores, ordenadores y utensilios desechables (vasos, platos y cuencos de espuma).
Factores del mercado
Los principales factores que impulsan el mercado del PS son el crecimiento de la población, el aumento de la urbanización y la industrialización, y el incremento de los ingresos de la clase media.
El sector de los envases y el de la electrónica son dos de los principales sectores que han sido testigos del crecimiento de la demanda de PS en los últimos años y también se prevé que impulsen aún más el crecimiento del mercado mundial del PS.
Perspectiva regional
Se espera que China sea el mayor mercado de PS para el año (2016-17) que es seguido por otras economías emergentes en las regiones de Asia-Pacífico.A pesar de que los países de Asia-Pacífico son los mayores consumidores de PS en todo el mundo, se espera que otros países como África, Europa y América del Sur también tengan una mayor demanda en los próximos años.
Obstáculos
También está sujeto a ciertas restricciones en el período previsto, como los precios fluctuantes de las materias primas (benceno, monómero de estireno, etc.). Los problemas de eliminación relacionados con este material y su valor negativo como chatarra también pueden obstaculizar el crecimiento del mercado.
Protagonistas principales
Los principales protagonistas del PS en el mercado mundial son BASF SE (Alemania), Styrosolution Group (Alemania), Videolar S/A. (Sao Paulo), SABIC (Arabia Saudí), y Formosa Plastic Corporation (Taiwán) entre todos los demás fabricantes.
Historia del polímero PS
Fue descubierto inicialmente por Eduard Simon, un boticario de Berlín. A partir del storax, la resina del árbol turco de la goma dulce Liquidambar, destiló un tipo de sustancia aceitosa llamada estirol. Después de unos días de descubrimiento, Simon descubrió que el estirol producido a partir del monómero se había espesado debido a la oxidación en una forma gelatinosa que denominó «Styroloxyd».
En 1845 el químico John Blyth y otro químico alemán August Wilhelm Von Hofmann representaron la misma transformación del estirol en ausencia de oxígeno. Esta sustancia se denominó «metastilo». Más tarde, los análisis mostraron que las propiedades químicas de ambas sustancias producidas son las mismas.
Más adelante, en 1866, Marcelin Berthelot analizó acertadamente la formación de metatrol/comino a partir del estirol mediante el proceso de polimerización.
Después de 80 años de intervalo, sobre la base de la tesis del químico orgánico alemán «Hermann Staudinger (1881-1965)», se descubrió que el calentamiento del estirol da lugar a una reacción en cadena que produce varias macromoléculas denominadas plásticos PS.
Propiedades de los plásticos PS
Es una forma versátil de plástico que se utiliza para fabricar una variedad de productos plásticos de segmento final. El polímero PS es un tipo de material transparente, amorfo y no polar que puede ser fácilmente procesado y convertido en un gran número de productos semiacabados como espumas, películas y láminas. En términos de volumen, es uno de los plásticos más utilizados debido a sus propiedades como:
- Tiene una alta resistencia al impacto y al calor.
- Estos polímeros son un buen aislante eléctrico con una excelente claridad óptica.
- El PS tiene una fuerte resistencia química a los ácidos y bases diluidos.
- Es un líquido viscoso por encima de su temperatura vítrea que permite una fácil fabricación en un gran número de productos acabados.
- Son fácilmente expandibles y permiten una buena fluidez.
- Estos materiales son fuertemente ignífugos por naturaleza.
Propiedades físicas del PS
- La fórmula química utilizada para el PS es (C8H8)n
- Densidad- 0,96-1.04 g/cm3
- El punto de fusión es ~ 240 °C (464 °F; 513 K) para el PS isotáctico
- Solubilidad en agua-insoluble
- Solubilidad-No soluble en acetona
- La conductividad térmica del polímero es 0.033 W/ (M-K) (espuma, ρ 0,05 g/cm3)
- El índice de refracción es de 1,6; la constante dieléctrica es de 2,6 (1 kHz – 1 GHz)
Diferentes grados de plásticos PS
El PS se cuenta entre uno de los plásticos básicos más importantes y ampliamente utilizados en el mercado. El volumen de producción de PS y copolímeros de estireno es de varios millones de toneladas al año en todo el mundo.
Se ha estado vendiendo bajo diferentes nombres comerciales como (Styrofoam, Styropor, Styron, Carinex, Styro-Flex, Cellofoam, Depron XPS, Fostarene, Styraclear, Lustrex1, SABIC PS, e INEOS Styrenics ) a nivel mundial.
En general, estos polímeros están disponibles en tres importantes grados diferentes que son:
GPPS
GPPS también denominado PS cristalino. Esta forma de plástico es totalmente transparente, rígida y suele ser un PS de bajo coste fabricado con monómero de estireno. El GPPS es una forma sólida de PS fabricada en forma de gránulos de 2-5 mm.
HIPS
El PS de alto impacto contiene normalmente entre un 5 y un 10% de caucho (butadieno) y se utiliza para fabricar productos que requieren una mayor resistencia al impacto. El HIPS PS suele ser un tipo de copolímero de injerto que tiene PS como brazos laterales. El proceso de injerto se produce cuando algún radical reacciona con el doble enlace del polibutadieno.
EPS
Este grado de plásticos consiste en microgránulos o perlas que contienen agente de soplado (normalmente pentano). El EPS o PS espumado es un aislante térmico con alta resistencia al impacto y fácil de procesar.
Aplicaciones de los plásticos PS
Es una forma barata y fácilmente disponible del polímero. Se utiliza para muchas aplicaciones, como la electrónica, la medicina, la óptica, las piezas de automóvil y el embalaje de consumibles. Un gran número de productos fabricados con PS se forman mediante moldeo por inyección, incluyendo utensilios de cocina, tazas, estuches de CD, envases y cubiertas de cosméticos, etc.
Se utiliza principalmente para producir dos tipos de productos semiacabados: láminas de PS y espuma de PS. Este producto semiacabado se utiliza ampliamente para fabricar productos finales para una variedad de segmentos del mercado final.
Hojas de poliestireno
El PS se utiliza ampliamente para producir hojas de estireno de alto impacto que se utilizan además para producir modelos, prototipos, señales, pantallas, recintos y más. Estas planchas son un material de bajo coste y se utilizan para usos generales. Las láminas de PS se prefieren sobre otra forma de láminas para una variedad de productos, ya que son:
- Resistente al agua de alta densidad
- Ligero
- Sensible a la temperatura
- Durable
- No estóxico e inodoro
- Excelentes propiedades de conformación
- Estabilidad dimensional &baja absorción de agua
- Sellable electrónicamente
- Económico
Hojas de PS – Propiedades físicas
- Temperatura de conformación: 325°F a 350°F
- Temperatura máxima: 180°F
- Cumple con las normas de la FDA
- Opaco con acabado mate
- Tamaño estándar de las láminas vendidas- 40″ x 72
Espuma de poliestireno
La espuma de PS es otra forma de producto semiacabado del polímero que se utiliza posteriormente para producir productos de consumo del segmento final. Las espumas de PS están compuestas por un 95-98% de aire. Son buenos aislantes térmicos, por lo que se utilizan ampliamente como material de aislamiento para la construcción.
La propiedad de amortiguación de la espuma de PS la hace muy adecuada para la industria del embalaje. El PS se utiliza a gran escala en la industria del envasado.
Las propiedades adecuadas y el bajo coste de la espuma de plástico suponen una fuerte competencia para otras formas de polímeros utilizados en la industria del envasado. Las espumas de PS comieron también en el sector de la construcción para la construcción de sectores arquitectónicos que no soportan peso, como los pilares ornamentales.
Propiedades generales de la espuma PS
- Ligera y portátil,
- Fácilmente reciclable,
- Puede laminarse fácilmente con resina epoxi,
- Las espumas PS tienen un alto aislamiento térmico,
- Es ideal para trabajos en exteriores/interiores,
- Resistente a la humedad y a la compresión,
- Bajo precio y alta durabilidad
- Se fabrican en diferentes formas, tamaños y materiales de compresión.
Las espumas de poliestireno se producen comúnmente en dos formas diferentes:
A. Poliestireno expandido (EPS)
El EPS es un tipo de espuma rígida, resistente y cerrada. Suele tener un aspecto blanco y se produce a partir de perlas de PS preexpandidas. El EPS es una de las espumas de PS más utilizadas en la vida cotidiana. La espuma blanca se utiliza habitualmente para las bebidas calientes, en los frigoríficos, el aislamiento y el embalaje, etc.
El material EPS es barato y ligero (15-30 kg por metro cúbico) No pierde su propiedad fundamental con el tiempo y se recicla completamente y se reutiliza para mantener el equilibrio medioambiental.
Debido a sus favorables propiedades técnicas y físicas, como el bajo peso, la rigidez y la conformabilidad, el EPS se utiliza para una amplia gama de aplicaciones. Incluso se utiliza para producir láminas moldeadas que se utilizan para el aislamiento de edificios y materiales de embalaje
B. Poliestireno extruido (XPS)
El XPS es otra forma de espuma que ofrece una rugosidad superficial mejorada y una mayor rigidez con una conductividad térmica reducida. El rango de densidad es de unos 28-45 kg/m3. Tiene casi el mismo tipo de composición química que el EPS, pero se produce con un tipo de tecnología diferente. El EPS se presenta en tres colores básicos: rosa, azul y verde, etc. Se utiliza comúnmente para la fabricación de paneles de demostración y en el área de la construcción.
Usos generales del poliestireno
Es aplicable a una variedad de industrias de usuarios finales para producir una serie de bienes en diferentes formas. Se ha convertido en el polímero más utilizado en varias industrias como:
Aparatos – Se utiliza en una serie de aparatos como frigoríficos, aires acondicionados, hornos, microondas, aspiradoras y batidoras, etc. Se utiliza ampliamente en forma sólida o de espuma para la fabricación de estos electrodomésticos, ya que es inerte (no reacciona con los materiales), rentable y duradero.
Automóvil – El PS (sólido y de espuma) se utiliza en la producción de muchas piezas de automóvil, como pomos, paneles de instrumentos, molduras, paneles de puertas que absorben la energía e incluso espuma para amortiguar el sonido.
Electrónica – Se utiliza para la carcasa y también en otras partes de televisores, ordenadores y diferentes tipos de equipos informáticos, donde se requiere una combinación de forma, función y estética
Servicio alimentario – El PS tiene una cuota importante en el sector del embalaje en comparación con sus competidores. Se utiliza ampliamente en el envasado de alimentos, ya que aísla mejor, mantiene los alimentos frescos durante mucho tiempo y es rentable.
Aislamiento – La espuma ligera de PS resulta ser un excelente aislamiento térmico en una serie de aplicaciones como paredes de edificios, techos, refrigeración, congeladores e incluso en instalaciones industriales de almacenamiento en frío. Se prefiere para el aislamiento porque es más inerte, duradero y resistente a los daños causados por el agua.
Médico – Debido a su claridad y facilidad de esterilización, el PS se utiliza para una amplia gama de usos médicos que incluyen bandejas de cultivo de tejidos, tubos de ensayo, placas de Petri, componentes de diagnóstico y otros dispositivos médicos de prueba.
Embalaje- Es un material muy utilizado y preferido en el sector del embalaje. Se utiliza ampliamente para proteger productos de consumo como cajas de CD y DVD, cacahuetes de embalaje de espuma para el envío de mercancías, embalaje de consumibles, bandejas de carne y aves de corral y también cajas de huevos, etc. Son un material adecuado para el envasado, ya que protegen las mercancías contra los daños y el deterioro.
Desventajas de los plásticos PS
Aunque es el termoplástico más utilizado y también se prefiere sobre otros competidores para una serie de usos, todavía tiene ciertas limitaciones en el uso que son:
- Es inflamable, pero los grados retardados también están disponibles.
- Son poco resistentes a los disolventes y pueden ser atacados por muchos productos químicos.
- Los homopolímeros son frágiles por naturaleza.
- Se ven sometidos a tensiones y al agrietamiento ambiental.
- Tienen poca estabilidad térmica.
Reciclaje de plásticos PS
Por lo general, no se acepta en la recogida en acera en los centros de reciclaje. Se utilizan diferentes centros y técnicas para el reciclaje del PS. En algunos países, como Alemania, existe una ley que obliga a los fabricantes a asumir por completo la responsabilidad de reciclar o eliminar cualquier material de embalaje de PS que vendan.
El reciclaje de estos productos plásticos requiere una gran inversión para instalar compactadores y sistemas logísticos para llevar a cabo el proceso. La forma reciclada del material se utiliza con materiales de PS de nueva producción para fabricar láminas y espumas de PS.
La chatarra de PS reciclada individualmente puede utilizarse para fabricar productos como ropa, perchas, bancos de parque, macetas, juguetes, reglas, cuerpos de grapadoras, contenedores de semillas, marcos de cuadros y molduras arquitectónicas de etc.