1 “FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO” PL ASTOFORMO”
PRODUCCIÓN DE POLIESTIRENO EXPANDIDO
1. INTRODUCCION:
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). El Poliestireno Poliestiren o expandido (EPS), es un plásti p lástico co que se obtiene de la polimerización del estireno con relativa facilidad, presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire. Se trata de un material bastante frágil y muy sensible a prácticamente todos los disolventes;
es de fácil moldeo por lo que que se encuentra
presente en gran parte del embalaje de los componentes eléctricos. Los diferentes productos de Poliestireno Expandido son resistentes a la humedad, sales, numerosos tipos de ácidos y a la mayor parte de las grasas.
El Poliestireno Expandible es transformado en artículos acabados de Poliestireno Expandido mediante un proceso que consta de tres etapas: una etapa de Expansión, seguida de una etapa de Estabilizado, finalizando con una última Expansión y el Moldeo. El EPS es la espuma plástica que se utiliza para empaquetar la comida rápida, en la fabricación de vasos y platos desechables, en la industria de la construcción (como aislante térmico y acústico principalmente). Los productos fabricados con Poliestireno expandido terminan habitualmente en la basura, siendo muy contaminante ya que no se descompone ni se integra a la naturaleza.
2 “FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO” PL ASTOFORMO”
2. OBJETIVO Mostrar el proceso productivo de la fabricación de plastoformo (poliestireno expandido), además analizar los parámetros de control y características de calidad.
3. FUNDAMENTO TEORICO: ¿QUÉ ES EL EPS? Por polimerización del estireno se obtiene poliestireno. En combinación con pequeñas cantidades del agente de expansión pentano se puede polimerizar el estireno en “poliestireno expandible” EPS por sus siglas en Inglés Expanded
PolyStyrene.
El pentano, un componente del petróleo, y el estireno, un producto secundario del petróleo, son hidrocarburos puros; se componen
exclusivamente de carbono
(C) e hidrógeno (H).
El plastoformo se presenta en forma de pequeñas perlas esféricas o de granulado cilíndrico. Las espumas rígidas fabricadas a partir de éstos son espumas de partículas.
El
EPS
al
pre-expandirse
da
como
resultado
un
material
altamente
poroso, que contiene hasta el 98 % de aire encapsulado y un 2% de material puro de hidrocarburo, conocido como “corcho blanco” en bastantes países hispanos; en
el Ecuador se le conoce como Espuma-flex, Espumafon o
plumafom, su uso
está comprendido en el sector de la construcción y para el envase y embalaje.
3
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
En la figura se puede observar cómo se obtiene el EPS.
Formación del poliestireno expandido
El poliestireno expandido (EPS) se define técnicamente como: "Material plástico celular y rígido fabricado a partir del moldeo de perlas pre- expandidas de poliestireno expandible o uno de sus copolímeros, que presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire".
Propiedades del EPS Para
utilizar
espumas
rígidas
de
plastoformo
es
necesario
tener
conocimientos sobre sus propiedades para poder aplicarlas de manera óptima.
Se
diferencia
de
los
materiales
convencionales
porque
las
propiedades de éstos son ampliamente conocidas.
Así es sabido, que el acero puede oxidarse, que la madera se puede podrir, que el vidrio se puede romper o que el cartón pierde su estabilidad por la influencia de la humedad. Sobre las propiedades de espuma rígida de plastoformo por lo general no se está tan bien informado.
Se verá las propiedades físicas en la tabla 1.1, que sirve de referencia para el proyecto, se observa que las espumas rígidas de plastoformo mantienen las dimensiones estables a la temperatura hasta los 85 °C.
Propiedades biológicas
4 “FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
El poliestireno expandido no constituye substrato nutritivo alguno para los microorganismos. Es imputrescible, no enmohece y no se descompone. No obstante, en presencia de mucha suciedad el EPS puede hacer de portador de microorganismos, sin participar en el proceso biológico. Tampoco se ve atacado por las bacterias del suelo. Los productos de EPS cumplen con las exigencias sanitarias y de seguridad e higiene establecidas, con lo que pueden utilizarse con total seguridad en la fabricación de artículos de embalaje destinados al contacto alimenticio.
Datos físicos de espumas rígidas de plastoformo
5
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
El EPS no tiene ninguna influencia medioambiental perjudicial y no es peligroso para las aguas. Se puede adjuntar a los residuos domésticos o bien ser incinerado. No se ha detectado nunca efectos nocivos para la salud humana. No se produce descomposición ni formación de gases nocivos.
Estructura química Plastoformo es un poliestireno expandible que contiene agente expansivo. Se obtiene mediante un procedimiento de polimerización del monoestireno con adición de pentano. Los plásticos celulares fabricados a base de plastoformo poseen una estructura formada por millones de finas células rellenas de aire.
Los plásticos celulares fabricados en plastoformo se comportan como el poliestireno frente a las sustancias químicas. El EPS es insensible a los efectos del agua, de la mayoría de los ácidos y de las lejías.
Reciclado de EPS El principal método para reciclar el poliestireno se ha usado desde hace décadas y consiste en despedazar mecánicamente el material para posteriormente mezclarlo con material nuevo y así formar bloques de EPS que pueden contener un alto porcentaje de material reciclado. Existen actualmente otras tecnologías para reciclaje como la densificación mecánica que consiste en aplicar energía mecánica y térmica a los espumados para convertirlos
en
partículas compactas que pueden transportarse más fácilmente. También se estudian métodos para disolver los espumados en disolventes especiales y así facilitar su transporte y reprocesamiento
El poliestireno expandido es reutilizable casi al 100% para formar bloques del mismo material y también es reciclable para fabricar materias primas para otra clase de productos. Además, ya que tiene un alto poder
6
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
calorífico y no contiene gases del grupo de los CFCs, puede ser incinerado de manera segura en plantas de recuperación energética.
Los
desechos
plásticos
celulares
pueden
ser
incinerados
en
ntrales
combinadas para la generación de energía eléctrica y calefacción mediante las incineraciones de desechos, urbanos o comunales, a las temperaturas usuales de aprox. 1000 °C y con alimentación suficiente de aire, especialmente los desechos triturados de forma rudimentaria, mezclados con otras basuras. El alto contenido energético de los plásticos celulares (1 kg ≈ 1,2 a 1,4 l de aceite combustible) puede contribuir de forma notable al ahorro de combustible auxiliar.
Procesamiento para la obtención de poliestirenos y poliestirenos expansibles Los plásticos celulares de plastoformo son termoplásticos que pueden ser transformados nuevamente en la compacta sustancia original, poliestireno, mediante sencillos procesos de sinterizado o fundido, para los cuales son especialmente adecuadas las extrusionadoras de rodillos, de discos y de husillo. Mediante pasos adicionales de procesamiento se puede obtener nuevamente poliestireno expandible.
En los procesos de reciclado para la obtención de materias primas pueden procesarse plásticos celulares de poliestireno expandido conjuntamente con otros tipos de plástico. Mediante diferentes procesos pueden reciclarse mezclas aglomeradas de plásticos para la obtención de gases y aceites, o bien ser empleados como agente reductor en la fabricación del acero.
Métodos para la producción de bloques de eps La
fabricación
del
material
se
realiza
partiendo
de
compuestos
de
poliestireno en forma de perlitas que contienen un agente expansor, como el
7
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
pentano. Después de una pre-expansión, las perlitas se mantienen en silos grandes de reposo intermedio y posteriormente son conducidas hacia máquinas de moldeo. Dentro de dichas máquinas se aplica vapor de agua (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 o casetones de poliestireno mayor
grado
de
expandido para la realización de forjados con
aislamiento
transformación del EPS.
térmico.
En
la
figura
se
observa
la
8
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
Equipos existentes en el proceso de fabricación de EPS Se ha desarrollado e implementado el sistema, en su planta industrial con maquinaría de tecnología italiana.
Parte del proceso del sistema, son la elaboración de los paneles de EPS que se detalla a continuación.
Descripción del proceso productivo de paneles EPS El sistema integral de paneles modulares cuya función estructural es garantizada por dos mallas de acero galvanizado electro-soldadas, unidas entre sí a través de conectores de acero también galvanizado formando una estructura espacial, que encierra en su interior una placa de poli-estireno (EPS) expandido moldeado y perfilado.
El proceso productivo de paneles de EPS consta de 7 líneas de producción que son:
Línea de generación.-
La función de esta línea es de proporcionar el vapor de agua, aire comprimido y energía eléctrica para la transformación del polímero expandible.
Línea de generación de aire y vapor
9
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
Línea de poliestireno expandible.-
La función es transformar el polímero expandible en perlas de densidad aparente de 14 a 16 kg/m3, para luego reposar en los silos y posteriormente expandirse en la bloquera.
Línea de poliestireno expandible
Línea de reciclado.-
El material residuo del pantógrafo se reutiliza, mediante un triturador y un separador de polvo para luego reintegrarle en el proceso de expansión del material.
Línea de reciclado
10
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
Línea de mallado.- Esta línea elabora mallas de acero galvanizado que son electro soldadas de acuerdo a las especificaciones del diseño.
Línea de mallado
Línea de perfilado.- Su rol es perfilar los bloques en planchas de diferentes espesores en función del diseño establecido por el cliente.
Línea de perfilado
Línea de paneles.-
En esta línea se forma el panel mediante la unión por soldadura entre la plancha de EPS y las mallas de acero.
11
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
: Línea de paneles
Línea de accesorios.-
La función es suministrar los complementos necesarios para el montaje de la infraestructura como son los refuerzos, perfiles, etc.
Línea de accesorios
Equipos de la línea de producción EPS Los productos de la serie CHF 16 se pueden transforman en material expandido hasta en 3 fases que es pre expansión, reposo del material en los silos y expansión.
La fuente de energía más importante en la transformación de plastoformo en materiales expandidos es el vapor de agua. El estado en que se encuentra este vapor de agua es de gran importancia
para
la
transformación
plastoformo y para la calidad de los materiales expandidos fabricados.
del
12
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
Ciclo de transformación del material expandible plastoformo
Equipo pre-expansor.- La densidad mínima que se puede conseguir depende del tipo y modo de funcionamiento del equipo de pre-expansión. Para la posterior transformación de plastoformo CHF 16 a bloques o piezas moldeadas a
densidades
habituales,
se
requiere
de
pre-expansores
continuos
técnicamente en buenas condiciones. Su ciclo de funcionamiento básicamente es:
Pre-calentamiento de la cámara de expansión sin material.
Carga de la materia prima a la tolva del dosificador.
Dosificación del material a la a cámara de expansión.
Vaporización y expansión del material hasta alcanzar el nivel del sensor
Descompresión de la cámara a presión atmosférica.
Inmisión de aire para la estabilización del material.
Descarga del material expandido.
Secado y desgrumado del material expandido.
Transporte del material a silos de
13
“FABRICACION DE BLOQUES DE PLASTOFORMO”
Equipo pre-expansor
Sistema silos.- A mas de reposar el material expandible, este sistema evita
la acumulación de polvo, aire contaminado,
cargas electroestáticas.,
protege al material expandido de la humedad, protege de la irradiación solar directa, protege de los efectos del calor por lo que se mantienen los recipientes cerrados herméticamente en todo el sistema.
Luego del reposo del material este se traslada al silo del material virgen para la mezcla con el material reciclado en una proporción de 90/10 respectivamente. Luego es trasladado por el motor ventilador a la máquina de expansión de bloque.
Sistema silos
Equipo expansor Los productos de la serie Styropor CHF 16 se transforman en material expandido en los moldes para bloques o en las moldeadoras correspondiendo a la tercera fase.
Piezas moldeadas pued en fabricarse con temperaturas del molde relativamente altas, tiempos de ciclo cortos y consumo de vapor específico reducido. También en el caso de moldes complicados se puede conseguir. Mediante el traslado del material reposado y mezclado al silo de almacenamiento de material se elabora bloques de EPS, con el ingreso de vapor y aire.
Está compuesto este sistema por: el cuerpo o molde del bloque, por un panel de control, por el sistema de vapor, sistema neumático, sistema hidráulico, sistema eléctrico de potencia, sistema de control, sistema mecánico, un silo de almacenamiento, motor ventilador de la bloquera, motor ventilador para el secado, y un motor hidráulico.
Equipo expansor
4. PROCESO DE PRODUCCION: El Poliestireno Expandido (EPS) se obtiene a partir de la transformación del poliestireno
expandible. Esta materia prima es un polímero del estireno que contiene un agente expansor, el pentano. Como todos los materiales plásticos el poliestireno expandible deriva en último término del petróleo, aunque hay que tener en cuenta que solo un 6% del petróleo se dedica a la fabricación de productos químicos y plásticos frente a un 94% dedicado a combustibles para transporte y calefacción.
A partir del procesado del gas natural y del petróleo se obtienen, mayoritariamente como subproductos, el etileno y diversos compuestos aromáticos. A partir de ellos se obtiene el estireno.
Este estireno monómero junto con el agente expansor sufre un proceso de polimerización en un reactor con agua dando lugar al poliestireno expandible, la materia prima de partida para la fabricación del poliestireno expandido.
El proceso de transformación de la materia prima (poliestireno expandible) en artículos acabados de poliestireno expandido transcurre fundamentalmente en tres etapas:
1ª etapa: Preexpansión La materia prima se calienta en unas máquinas especiales denominadas preexpansores, con vapor de agua a temperaturas situadas entre aprox. 80 y 110ºC. En función de la temperatura y del tiempo de exposición la densidad aparente del material disminuye de unos
630
kg/m3
a
densidades
que
oscilan
entre
los
10
-
30
kg/m3.
En el proceso de preexpansión, las perlas compactas de la materia prima se convierten en perlas ligeras de plástico celular con pequeñas celdillas cerradas que contienen aire en su interior.
2ª etapa: Reposo intermedio y estabilización Al enfriarse las partículas recién expandidas se crea un vacío interior que es preciso compensar con la penetración de aire por difusión. De este modo las perlas alcanzan una mayor estabilidad mecánica y mejoran su capacidad de expansión, lo que resulta ventajoso para la siguiente etapa de transformación. Este proceso se desarrolla durante el reposo intermedio del material preexpandido en silos ventilados. Al mismo tiempo se secan las perlas.
3ª etapa: Expansión y moldeo final En esta etapa las perlas preexpandidas y estabilizadas se transportan a unos moldes donde nuevamente se les comunica vapor de agua y las perlas se sueldan entre sí. De esta forma se pueden obtener grandes bloques (que posteriormente se mecanizan en las formas deseadas como planchas, bovedillas, cilindros, etc..) o productos conformados con su acabado definitivo.
5. PROCESOS DE PRODUCCIÓN SELECCIONADOS: Expandir el plástico de poliestireno que viene en bolitas dentro de la cámara de un vapor.
✓
Temperatura 200 o C
✓
Incrementan 40 veces su tamaño
Vaciar las bolitas en una máquina de formación de bloques
✓
Mayores bolitas más denso es el producto
✓
Tiempo de modelado 20 minutos dependiendo de la densidad
✓
Aplicando vapor
Con los productos finales “plastoformo” obtenido tenemos dos tipos de atributos :
-
Número de piezas defectuosas, como por ejemplo: cuando el plastoformo se humedece pierde su funcionalidad o cuando el tamaño requerido es muy pequeño.
-
Numero de defectos por pieza, como por ejemplo: que el plastoformo tenga alguna mancha no afecta su funcionalidad.
-
Parametros de control ● El bloque de plastoformo sera de 5 metros de largo y 1 metro de ancho ● Un bloque de este tamaño segun su densidad pesa hasta 200 kilos.
Características de Calidad ● El no ser inflamable. ●
Cuenta con una gran versatilidad al poder ser cortado en cualquier forma en la q sea requerido, ya sea laminas o en formas regulares .
6. CONCLUSIONES: Pudimos mostrar el proceso productivo de la fabricación de plastoformo (poliestireno expandido), analizando paso a paso cada uno de los procesos que es sometido los cuales son tres principales: preexpancion, reposo intermedio y estabilización y expansión y moldeo final. Además analizamos los parámetros de control y características de calidad los cuales fueron:
Parametros de control ● El bloque de plastoformo sera de 5 metros de largo y 1 metro de ancho ● Un bloque de este tamaño segun su densidad pesa hasta 200 kilos.
Características de Calidad ● El no ser inflamable. ● Cuenta con una gran versatilidad al poder ser cortado en cualquier forma en la q sea
requerido, ya sea laminas o en formas regulares.
7. BIBLIOGRAFÍA: https://www.textoscientificos.com/polimeros/polietireno/produccion http://www.poraxa.com/es/poliestireno-mallorca/ MANUAL DEL INGENIERO / Hütte/Editorial GUSTAVO GILI S.A. Barcelona/ tomo I La Habana13. http://www.cnpml.org/html/archivos/Ponencias/Ponencias-ID58.pdf
8. ANEXOS:
PROCESO DE PRODUCCION DEL PLASTOFORMO
APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA DE:
