Mejoras en la procesabilidad de microesferas de EPS con ésteres de glicerilo

El poliestireno expandible (EPS) tiene una amplia variedad de usos que abarca desde las bandejas para alimentos y los vasos desechables, hasta el empaque de aparatos eléctricos y el aislamiento de edificios. Así­, se espera que el valor del mercado global del EPS alcance los $17,7 mil millones de dólares para el año 2020 gracias a su excelente resistencia al agua, alta rigidez y peso relativamente liviano, lo cual lo convierte en una opción cada vez más popular entre los fabricantes de plásticos pertenecientes a diversas industrias.

La región de Asia-Pací­fico constituye actualmente el mercado regional más grande, al representar casi la mitad de la demanda global de EPS. Sin embargo, sobre la base de la predicción de que la economí­a latinoamericana repuntará del perí­odo de recesión en los siguientes 12 meses, es probable que la necesidad de productos de EPS de baja densidad, para ser utilizados como materiales aislantes en el mercado de la construcción, crezca considerablemente.

Las aplicaciones de alta gama traen grandes expectativas y se espera que los productores de EPS ofrezcan microesferas de EPS de baja densidad luego de la expansión, una estructura homogénea en la espuma y una buena resistencia mecánica a temperaturas elevadas; además, que las microesferas de espuma no absorban agua. Para que la espuma EPS logre el rendimiento necesario de una manera oportuna y rentable, los fabricantes de espumas buscan reducir el perí­odo de maduración, acelerar el tiempo del ciclo de moldeo y facilitar el desmoldado.

Por lo general, se requieren de auxiliares tecnológicos para lograr las propiedades espumantes y de aplicación final del poliestireno expandido. Al ofrecer una variedad de aditivos de polí­meros para los fabricantes de microesferas de EPS a través de un proceso de polimerización de suspensión, Martijn Jansen, cientí­fico de aplicaciones en Corbion, se enfoca en las ventajas que ofrecen los ésteres glicéridos, como agentes antiestáticos y auxiliares de proceso y explica por qué una partí­cula de tamaño pequeño y una distribución consistente de las partí­culas es especialmente importante.

Un problema pegajoso

Si no se tratan las superficies de las partí­culas de EPS, estas presentarán caracterí­sticas de procesamiento pobres. Por ejemplo, las microesferas de EPS tienden a adquirir distintas cantidades de cargas estáticas, lo que puede ocasionar la aglomeración de las microesferas, dificultando el proceso de inspección y generando problemas de fluidez. La presencia de cargas electroestáticas en las partí­culas tratadas previamente con espuma también puede ocasionar un relleno no homogéneo de los moldes durante la última etapa del proceso de expansión.

La bibliografí­a publicada sugiere que se pueden utilizar los ésteres de glicerilo como agentes antiestáticos y como auxiliares tecnológicos para las microesferas de EPS. Por ejemplo, PATIONIC 909 de Corbion, es un monoéster de glicerol y puede añadirse antes de la etapa de expansión previa para reducir la aglomeración de las microesferas de EPS. Los grupos de hidroxilo polares que derivan de las fracciones de glicerol son sensibles a la humedad presente en el aire y esto ocasiona una dispersión de las cargas eléctricas estáticas. Mientras tanto, PATIONIC 919, un triéster de glicerol, facilita la fusión de las perlas de EPS durante la última etapa de expansión en el molde y, por lo tanto, contribuye a lograr una espuma homogénea. El uso de PATIONIC 919 también permitirá lograr una liberación más fácil de la espuma de EPS del molde.

Los comentarios de los clientes sobre la evaluación confirman que los ésteres glicéridos PATIONIC son especialmente adecuados para las perlas de EPS gracias a la distribución consistente y el pequeño tamaño de las partí­culas aditivas. Se cree que la distribución estrecha del tamaño de las partí­culas de PATIONIC 909 y 919 da como resultado una capa más homogénea alrededor de la microesfera de EPS, por lo que se aumenta la efectividad de ambos aditivos en la calidad de la espuma de EPS y en el proceso final del espumado.

La explicación quí­mica

Los ésteres glicéridos son el resultado de las combinaciones de glicerina y ácidos grasos, que se tienen naturalmente como triglicéridos en aceites vegetales y grasas de origen animal. La naturaleza quí­mica de los ácidos grasos (es decir, las longitudes de la cadena y los niveles de saturación) determina las propiedades finales de los ésteres glicéridos, incluida la migración en polí­meros, las propiedades de lubricación, la volatilidad, la vida útil, la cristalinidad y la actividad surfactante. Los ésteres glicéridos se basan sobre todo en el ácido esteárico y presentan una apariencia sólida a temperatura ambiente debido a los niveles elevados de ácidos grasos saturados. Otros ésteres glicéridos presentan niveles elevados de ácidos grasos no saturados, tales como el ácido oleico, y los oleatos de glicerol resultantes, son semisólidos o lí­quidos a temperatura ambiente.

La mayorí­a de las aplicaciones industriales de los ésteres glicéridos requieren de monoésteres o mono/diéster para un rendimiento óptimo. El triéster que ocurre de manera natural sufre de una reacción denominada glicerólisis y, luego de eliminar el exceso de glicerina, el producto final de esta reacción quí­mica es un mono/diéster y una pequeña cantidad de triéster. Se puede utilizar la destilación para refinar un producto monoéster a un 95%.

Para obtener niveles elevados de saturación, los triésteres que se han utilizado en la producción de mono/diéster pueden endurecerse quí­micamente por hidrogenación.

Soluciones de expansión

A la hora de seleccionar un agente antiestático es importante encontrar el equilibrio adecuado entre costos, calidad y rendimiento. Por lo general, los ésteres glicéridos ofrecen ventajas con respecto a otros aditivos de polí­meros tales como las sales de amonio cuaternario, el alquilfosfato y los alcoholes grasos etoxilados - propoxilados. Por ejemplo, se pueden fabricar ésteres de glicerilo directamente de aceites vegetales como lo hace Corbion, sin la necesidad de preparar reactivos separados o emplear una quí­mica más compleja que produce materiales residuales.

Con respecto a los planes para el futuro, los quí­micos de polí­meros y los ingenieros de aplicación de Corbion se han asociado recientemente con los fabricantes de EPS para identificar maneras adicionales en las que los aditivos de polí­meros de gran calidad puedan actuar como auxiliares tecnológicos a lo largo del proceso de formación de la espuma. Esto puede dar como resultado la creación de nuevos productos con aditivos de polí­meros para optimizar aún más las propiedades finales del EPS, mientras que Corbion continúa trabajando estrechamente con los clientes para abordar los desafí­os especí­ficos al procesamiento.