Cross Views
2. Practicing the in-between as a professional skill and positioning
La materia prima se transforma a lo largo de tres etapas en bloques o piezas moideadas:
preexpansión – reposo intermedio – expansión final.
Preexpansión
La materia prima se calienta en unas instalaciones especiales, con vapor de agua, a temperaturas situadas entre aprox. 80 y 110 °C. En función de la temperatura y del tiempo de exposición, la densidad aparente del material disminuye de unos
630 kg/m3a unos 10 kg/m3. Para
la fabricación de embalajes y otras piezas moldeadas, el Styropor se expande normalmente entre 18 y
30 kg/m3.
En el proceso de preexpansión, las perlas compactas de la materia prima se convierten en perlas de plástico celular, con pequeñas celdillas cerradas.
Reposo intermedio
Al enfriarse las partículas recién expandidas se condensa el agente de expansión y el vapor de agua en las celdillas, generando un vacío que es preciso compensar con la pene- tración de aire por difusión. De este modo, las perlas alcanzan una mayor estabilidad mecánica y mejo- ran su capacidad de expansión, lo que resulta ventajoso para la trans- formación ulterior. Este proceso se desarrolla durante el reposo inter- medio del material preexpandido en silos ventilados. Al mismo tiempo se secan las perlas.
Fig. 5:
Expansión final
La cavidad formada por los dos semi- moldes que suelen utilizarse en este proceso, se llena de material preex- pandido por medio de un alimentador neumático. Las paredes del molde están provistas de toberas (orificios o rendijas) que comunican la cavidad con la cámara de vapor. La energía necesaria para la expansión final se aporta en forma de vapor de agua. Un choque de vapor vuelve a reblan- decer las perlas, que se expanden. La presión de expansión las comprime y las aprieta también contra las paredes del moldes de manera que quedan soldadas entre sí.
Seguidamente, al rociar con agua y enfriar por vacío, se anula la presión de expan- sión y se desmoldea la pieza acabada. Concluido este proceso se pueden fabri- car grandes bloques, planchas y piezas moldeadas de cualquier forma y tamaño.
Mecanizado
Los materiales de Styropor se meca- nizan con herramientas que suelen utilizarse también en carpintería, como por ejemplo sierras, fresas y cuchillas. Además pueden utilizarse alambres calentados y/u oscilantes para cortar planchas y piezas senci- llas de los bloques moldeados lo que constituye una forma especial- mente racional de obtener el pro- ducto final.
Con este procedimiento se fabrican planchas aislantes y embalajes en pequeñas series. También se prepa- ran modelos para las más diversas aplicaciones como embalajes de pruebas, modelos de demostración y didácticos, objetos de arte, mate- riales decorativos, etc.
(véase Tl N° 310: “Modelado con plásticos celulares de Styropor”).
Modelado
Con los plásticos celulares de Styropor pueden prepararse con rapidez y a bajo coste modelos para las más diversas clases de embalaje. El fácil mecanizado del material permite modificar progresivamente el modelo hasta obtener un embalaje de pruebas.
Fig. 6:
Corte del plástico celular con un alambre calentado.
Elastificado
Para incrementar la elasticidad de los plásticos celulares de Styropor es preciso:
– comprimirlos en el molde, o incre- mentar su volumen durante la expansión final
– comprimirlos posteriormente o laminar las planchas
Impresión
Los plásticos celulares de Styropor pueden imprimirse con todos los procedimientos conocidos. Las piezas moldeadas con carácteres en relieve se colorean muy fácilmente mediante rodillos entintadores. Cualquiera que sea el procedimiento que se aplica, es preciso que las tin- tas utilizadas no contengan disolven- tes, pues éstos atacan el plástico celular. La consistencia y velocidad de secado de las tintas se seleccio- narán en función del procedimiento de impresión utilizado en cada caso.
Pintura
Pintar las piezas moldeadas de Styropor no es problema; al contra- rio, la pintura puede incrementar la resistencia mecánica, la resistencia a la intemperie y a la difusión del vapor de agua, y la dureza superficial del embalaje. Además, por supuesto, este tratamiento permite obtener unas decoraciones y efectos de brillo y color especiales.
También en este caso es preciso utili- zar pinturas que no ataquen el mate- rial, tanto si se aplican por inmersión como por laminado o pulverización. Por esta razón es imprescindible utilizar exclusivamente pinturas es- peciales adecuadas.
Recubrimiento
Con poliuretano pueden obtenerse unos recubrimientos más o menos blandos o duros (en función de la composición de la mezcla), aplica- bles al plástico celular en una o varias operaciones de trabajo, en función del grosor especificado. Las resinas epoxídicas libres de disolventes pueden aplicarse direc- tamente sobre el plástico celular. En cambio, si se emplean resinas de poliéster es necesario intercalar una capa protectora impermeable a los disolventes.
Incorporando esteras de fibra de vidrio se obtiene un recubrimiento a prueba de golpes.
El flocado electrostático de las pie- zas moldeadas abre interesantes posibilidades al diseño. También se utilizan recubrimientos de film de plástico, chapa fina de madera, etc. El plástico celular también admite calcomanías, etiquetas aplicadas en frío y en caliente. Para estos procedi- mientos se utilizan tanto aparatos manuales como máquinas automáti- cas o semiautomáticas. La capa adhesiva debe ser compatible con las propiedades químicas del plástico celular.
Un método de recubrimiento espe- cialmente adecuado para la produc- ción de grandes series es la com- binación con film de plástico (figura 19), planchas o piezas mol- deadas de plástico compactos, así como con papel y cartón. El revesti- miento puede aplicarse inmediata- mente después de la expansión final, en la misma línea de produc- ción, o después de un tiempo de reposo de las piezas en una planta especial de recubrimiento.
Designación normalizada
Los embalajes de Styropor se designan con arreglo a la norma DIN 55 471, parte 1.
Una designación normalizada tiene la siguiente forma (por ejemplo): Plástico celular DIN 55 471 – EPS 20 B – F
Esto significa: DIN 55 471 – EPS:
Clase de material: plástico celular de EPS (poliestireno expandible), expandido en molde 20: Densidad aparente: 20 kg/m3 Tolerancia: ± 2,5 kg/m3 B: Grado de sequedad: Humedad resal ≤0,1% (en volumen) F: Combustibilidad (ausencia de silicona):
Reúne los requisitos de la clase F1 según DIN 53 438, parte 3.
Indicación:
Considerando la posibilidad de reciclar los envases de Styropor según el lema “Clasificado según el tipo, limpio y seco”, recomendamos utilizar moderadamente tintas de imprenta ó recubrimientos.
Propiedades
Propiedades físicas
La densidad aparente y la naturaleza del proceso de transformación influ- yen en las propiedades físicas del material. Un resumen en forma de tabla de las propiedades más impor- tantes de los plásticos celulares de Styropor se encuentra anexada al folleto.
Resistencia a la compresión
según EN 826.
En los materiales que se deforman elástica o plásticamente bajo la inci- dencia de una fuerza, la resistencia a la compresión viene determinada por el grado de deformación (véase fig. 10). Por esta razón, con respecto a los plásticos celulares se indica la
resistencia a la compresión (d10con
un 10 % de deformación, para que los valores sean comparables.
La resistencia a la compresión de los materiales de Styropor aumenta proporcionalmente a la densidad aparente (figura 7).
En las probetas con piel de espu- mados, los valores de la resistencia a la compresión son algo más bajos que en las probetas cortadas de idéntica densidad aparente. Esto se debe a que la densidad aparente no es igual en toda la sección de la pro- beta: en el borde es mayor que en el centro. Por ellos la ventaja práctica que comporta una piel de espumado lisa, un poco compactada, no queda reflejada en el ensayo según EN 826.
Resistencia a la tracción
según EN 826
A medida que aumenta la densidad aparente también se incrementa la resistencia a la tracción de los mate- riales de Styropor. Esto se observa en la figura 8. El alargamiento de rotura en el ensayo de tracción forma parte de las propiedades que dependen, entre otras, de las condiciones de transformación concretas (por ejem- plo, de la calidad de la soldadura).
Resistencia a la flexión
según EN 826.
También la resistencia a la flexión aumenta proporcionalmente a la densidad aparente, como se observa en la figura 9. La flexión de rotura (tenacidad) disminuye al aumentar la densidad aparente y al reducirse el grado de soldadura. Fig. 7: Influencia de la densidad aparente en la resistencia a la compresión con un 10 % de deformación (EN 826). Fig. 8: Influencia de la densidad aparente en la resistencia a la tracción (EN 826). Fig. 9: Influencia de la densidad aparente en la resistencia a la flexión (EN 826). Resistencia a la compre si ó n (k Pa) Densidad aparente (kg/m3) 600 500 400 300 200 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Promedio Resistencia a la tracci ó n (kPa) Densidad aparente (kg/m3) 1000 500 400 300 200 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 600 700 800 900 Promedio Resistencia a la f lexi ó n (kPa) Density (kg/m3) 1000 500 400 300 200 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 600 700 800 900 Promedio
Deformación (%) 600 500 400 300 200 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Margen útil para embalajes amortiguadores
Margen útil para embalajes a prueba de presión DIN 53 421 Densidad aparente 30 kg/m3 20 kg/m3 Resistencia a la compresi ó n (kPa) Deformaci ó n (%)
Tiempo de esposición (dias) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 100 200 300 400 500 600 70 kPa 60 kPa 30 kPa Exposición Deformaci ó n (%) Deformaci ó n (%)
Tiempo de esposición (dias) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 100 200 300 400 500 600 140kPa 100 kPa 60 kPa Exposición Resistencia a la compresión: kg/m3 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 500 Dias 100 Dias 1 Minute Exposición: 60 kPa Densidad aparente 20 kg/m3 Densidad aparente 30 kg/m3 Fig. 11: Comportamiento de los materiales de Styropor bajo carga permanente y depen- dencia de la densidad aparente después de diferentes tiempos.
Comportamiento a largo plazo bajo presión
La deformación no sólo depende de la magnitud de la presión, sino tam- bién de la duración de su incidencia (Fig. 11).
La edad de la probeta influye asi- mismo en la resistencia a la compre- sión: los plásticos celulares recién fabricados no alcanzan más que aproximadamente el 70 % de su resis- tencia final, valor que asciende a aproximadamente el 90 % al cabo de 24 horas, y que no se alcanza plenamente hasta después de unas cuatro semanas.
El aumento relativamente rápido de la resistencia en las primeras 24 horas tiene que ver sobre todo con el equilibrio de la presión de aire en las celdillas del plástico celular, mientras que el incremento posterior se debe a la lenta emisión del agente de expansión residual.
La figura 11 muestra los diagramas de deformación en función del esfuerzo de compresión para densi-
dades aparentes de 20 a 30 kg/m3. Fig.: 10: Comportamiento de los materiales de Styropor a la deformación por compresión.
Comportamiento térmico
Las propiedades mecánicas del mate- rial dependen de la temperatura. La figura 12 muestra la variación relativa de la resistencia a la compresión con un 10 % de deformación a tempera- turas situadas entre -20 °C y +60 °C. Los materiales de Styropor se carac- terizan por tener una conductividad térmica particularmente baja. La conductividad térmica depende de la densidad aparente y de la temperatura del material (tabla 3, página 30), al igual que del conte- nido de humedad.
El calor específico de los materiales de Styropor es independiente de la densi- dad aparente (véase tabla 1, página 11). La estabilidad de forma a la tempera- tura (DIN 18 164) aumenta paralela- mente a la densidad aparente y en proporción inversa a la carga. El material recién fabricado alcanza su plena estabilidad de forma a la tem- peratura después de un período de reposo. Los plásticos celulares no sometidos a carga soportan tempo- ralmente temperaturas de hasta 100°C independientemente de la den- sidad aparente (Tabla véase anexo). El coeficiente de dilatación térmica lineal es independiente de la densi- dad aparente. Su valor se sitúa entre
5 y 7 x 10-5K-1(tabla1).
Absorción de agua y permeabili- dad al vapor de agua
Los materiales de Styropor no son hi- groscópicos, pero en contacto directo con el agua absorben humedad. Si un plástico celular presenta distin- tas concentraciones de vapor de agua en una y otra cara, el vapor se difunde a través del material. Este fenómeno se intensifica si al mismo tiempo existe una diferencia de tem- peraturas. Para cuantificar la difu- sión del vapor de agua se utiliza el factor El de resistencia a la difusión, referido a una capa de aire estática del mismo espesor (µ = 1). Este factor depende de la densidad aparente del plástico celular (Tabla véase anexo). El contenido de humedad y la hume- dad atmosférica no influyen en las propiedades mecánicas de los mate- riales de Styropor. V ariaci ó n de la resistencia a la compresi ó n (%) Temperatura (°C) 40 20 10 ±0 -10 -30 -40 -20 ±0 20 40 °C 60 -20 30 Fig. 12: Influencia de la tempe- ratura en la resistencia a la compresión. Comportamiento eléctrico
El plástico celular de Styropor es electroaislante. La constante dieléc- trica de los plásticos celulares con densidades aparentes de 20 a 40
kg/m3es, para valores entre 100 Hz y
400 MHz, de 1,02–1,04. El factor de pérdida tg d es, hasta 1 MHz, inferior a 0,0005, y hasta 400 MHz, de 0,00003. La rigidez dieléctrica especí- fica alcanza valores
de 2 .
La resistencia específica es de
aprox.1014Ω(DIN 53 482) a una
temperatura de 23 °C y con un 50 % de humedad atmosférica relativa. A raíz de su elevada resistencia específica, la superficie de determi- nadas piezas de plástico celular puede acumular cargas electrostáti- cas, especialmente en condiciones de baja humedad atmosférica. El tratamiento con agentes antiestáticos permite reducir la resistencia super- ficial de las piezas moldeadas.
kV mm
Resistencia a sustancias químicas
(Véase tabla 2)
Las marcas Styropor P, F, Neopor y Peripor tienen el mismo comporta- miento frente a las sustancias quími- cas que el poliestireno. En caso de ataque, el plástico celular, sin embargo, se descompone más rápi- damente que la materia prima, que es compacta y tiene las paredes celula- res más gruesas. Esto significa que los materiales de baja densidad apa- rente son más sensibles al ataque químico. Los materiales de Styropor son insensibles al agua, a la mayoría de ácidos y a las lejías.
Los aceites etéricos contenidos en las pieles y zumos de los cítricos ata- can el plástico celular. Sin embargo, este material es resistente a las grasas animales y vegetales y a los agentes anticorrosivos a base de parafina, siempre que no contengan disolventes agresivos.
La sensibilidad frente a los disolven- tes orgánicos es un factor que hay que tener en cuenta sobre todo al encolar o pintar el material. Lo mismo cabe decir de los materiales sintéti- cos que contienen plastificantes (migración del plastificante en el PVC). Antes de poner en contacto un mate- rial de Styropor con sustancias de composición desconocida es conve- niente ensayar la reacción del material; lo mejor es depositarlo en el producto correspondiente, o aplicar algún otro método adecuado. Un aumento de la temperatura permite acelerar la prueba.
Efecto de la luz ultravioleta
Al igual que otros plásticos, los mate- riales de Styropor reaccionan a la luz ultravioleta si se exponen directa- mente y durante un tiempo prolon- gado. Sin embargo, este es un fac- tor insignificante a la vista de la corta duración del período de utiliza- ción normal de este material en el sector del embalaje.
Efecto biológico
Durante el reposo y en el proceso de transformación de Styropor, éste emite pentano. Al cortar los materia- les espumados con alambres calen- tados es preciso asegurar la aspira- ción de los vapores generados, pues además de pentano pueden conte- ner también pequeñas cantidades de estireno.
Los índices MAK (concentración máxima en el puesto de trabajo) del estireno y del pentano son de obli- gado cumplimiento (Especificaciones véase IT 180).
Los materiales de Styropor no se pudren, son insolubles al agua y no emiten sustancias hidrosolubles que pudieran contaminar las aguas subterráneas. Al amparo de la nor- mativa vigente pueden verterse junto con los residuos sólidos urbanos . Los materiales de Styropor se fabri- can y transforman desde hace déca- das. Hasta ahora no se ha constatado ningún efecto nocivo para la salud.
Combustibilidad
Al igual que muchos otros materiales de embalaje, el material espumado de Styropor es inflamable. Su comporta- miento frente al fuego no sólo
depende de las propiedades específi- cas del material, sino también de las condiciones de aplicación. Se debe diferenciar entre productos sin acabado ignífugo, como las marcas Styropor P (denominadas a continua- ción marcas P) y marcas con acabado ignífugo, como las marcas Styropor F, Peripor y Neopor (denominadas a continuación marcas F). Asimismo ejercen una influencia sustancial en la combustibilidad los materiales utili- zados para formar compuestos y las capas protectoras y de recubrimiento que a menudo se precisan.
Las marcas F están “ignifugadas”, es decir, en ellas la inflamabilidad del material y la expansión de las llamas en la superficie son notablemente más bajas. De este modo, los mate- riales de marcas F han obtenido la calificación óptima para sustancias inflamables según distintas normati- vas nacionales, aplicables a los mate- riales de construcción y uso industrial.
Tabla 1: Resistencia de los materiales de Styropor a los productos químicos
Agente Styropor P y F
Soluciones salinas (agua de mar) +
Jabones y soluciones humectantes +
Lejìas, como hipoclorito, agua clorada, soluciones de peróxido
de hidrógeno +
Acidos diluidos +
Acido clorhídrico al 35 %, ácido nítrico al 50 % + Acidos anhidros, por ejemplo ácido sulfúrico fumante,
ácido fórmico al 100 % –
Hidróxido sódico, hidróxido potásico, agua amoniacal +
Disolventes orgánicos,
como acetona, éster de ácido acético,
benceno, xileno, diluyentes para barnices, tricloretileno – Hidrocarburos alifáticos saturados, gasolina purificada
white-spirit –
Aceite de parafina, vaselina + –
Gasóleo –
Gasolina (normal y súper) –
Alcoholes, por ejemplo metanol, etanol + –
Aceite de silicona +
+ Resistente: el material no sufre nlngún desperfecto ni si quiera después de una exposición prolongada
+ – Relativamente resistente: el material puede contraerse o sufrir desperfectos superficiales en caso de una exposición prolongada – No resistente: el materia se contrae con mayor o menor rapidez o se disuelve
El comportamiento de los embalajes de material espumado de marcas P frente al fuego es comparable con el de otros materiales de embalaje fácil- mente inflamables. Para incrementar su seguridad frente al fuego se utilizan cada vez más las marcas F, lo que por cierto es un factor a considerar en el momento de suscribir el seguro de incendio (véase Tl N° 131, “Envases y embalajes de Styropor F expandido”).
Legislación alimentaria
El Ministerio Federal de Sanidad publica regularmente, en el “Boletín Oficial de Sanidad” recomendacio- nes para la valoración de los macro- polímeros y sus materias auxiliares desde el punto de vista sanitario, y los correspondientes métodos de análisis. Estas recomendaciones establecen, con arreglo al estado actual de la ciencia y la técnica, en qué condiciones un artículo de con- sumo de materiales macropolímeros satisface los requisitos estipulados en el artículo 31, párrafo 1, de la Ley de Productos Alimenticios y de Consumo del 15. 8.1974 (RFA). Por su composición, Styropor reúne los requisitos establecidos en la recomendación V (poliestireno) y Vl (copolímeros y polímeros de injerto de estireno), en su edición del 15. 04.1991, publicadas por el Ministerio Federal de Sanidad (comunicación N° 187, Boletín Oficial de Sanidad N° 6, [1991], página 296) (RFA). Siempre que se someta a un proceso de transformación correcto, el empleo de Styropor para la fabricación de pro- ductos regulados por la Ley de Produc- tos Alimenticios y de Consumo (artí- culo 5, párrafo 1, N° 1 para productos de uso alimentario y N° 5 para jugue- tes) es perfectamente lícito. La aptitud del producto acabado (embalaje) debe ser verificada por el fabricante o usua- rio. La condición es que los alimentos no deben sufrir ningún menoscabo en su sabor u olor a causa del material utilizado para embalarlos. La compro- bación del olor y sabor así como la observación de la migración global deberá efectuarla la empresa embala- dora.
En la práctica se ha observado que si los embalajes de Styropor se dejan reposar durante un tiempo prudencial, el cumplimiento de estas condiciones no comporta dificultad alguna. La única excepción son los productos grasientos y particularmente sensibles al aroma, como por ejemplo el choco- late, la margarina o tartas de crema. En estos casos conviene utilizar envol- torios de papel pergamino, o de hoja de plástico o metal.
Fig. 13:
Cajas de Styropor para embalar productos alimenticios.