¿Qué es el poliestireno (PS)? tipos y aplicaciones desglosadas

¿Qué es el poliestireno?

El poliestireno, conocido como PS, se destaca en el mundo de los termoplásticos por su combinación única de ligereza y resistencia, atribuible a su estructura mayoritariamente aireada.

Clasificado como la quinta resina más producida globalmente, detrás de materiales como el PE, PP, PVC y PET, el PS es fundamental en numerosas aplicaciones diarias.

Sus cualidades sobresalientes como aislante térmico y acústico lo convierten en una solución idónea para diversas necesidades, desde embalaje hasta construcción.

Además, es conocido comúnmente en varias formas, incluyendo corcho blanco y porexpan, destacando su versatilidad y presencia en nuestra vida cotidiana.

Historia del poliestireno

La primera persona que habló del poliestireno fue Eduard Simon, un boticario alemán quien en 1839 obtuvo una sustancia aceitosa al destilar la resina del “árbol de Turquía”, y reportó que con el paso del tiempo este líquido, al que bautizó como styrol, se convertía en una sustancia gomosa, el metastyrol, hoy conocido como poliestireno. Sin saberlo, el reporte de Simon es la primera noticia registrada de un proceso de polimerización.

Proceso de polimerización del poliestireno

En el corazón de la fabricación de poliestireno, un material ampliamente utilizado en diversas aplicaciones industriales, se encuentra el proceso de polimerización.

Este proceso transforma monómeros de estireno en polímeros de poliestireno mediante diferentes métodos, cada uno adaptado para producir materiales con propiedades específicas.

Polimerización en suspensión: este método implica dispersar pequeñas gotas de estireno en agua que contiene agentes estabilizantes y catalizadores. La polimerización ocurre dentro de estas gotas, resultando en perlas de poliestireno.

Es ampliamente utilizado para producir poliestireno expandido (EPS) y poliestireno de alto impacto (HIPS), ambos esenciales en la industria por su versatilidad y resistencia.

Polimerización en masa: en este proceso, el estireno se polimeriza en un reactor a alta temperatura, sin disolventes ni agua. Se emplea un iniciador de radicales libres para comenzar la reacción, produciendo poliestireno de alta pureza y transparencia. Este tipo de poliestireno es ideal para aplicaciones que requieren claridad y resistencia, como el embalaje y la fabricación de CD.

Polimerización en emulsión: similar a la polimerización en suspensión, pero en este caso, el estireno se emulsiona en agua con surfactantes. Los radicales libres inician la polimerización en las micelas de estireno.

Aunque este método permite cierto control sobre la reacción, su uso es menos frecuente debido a la complejidad en el control de la reacción y la purificación del producto final.

Polimerización en Solución: aquí, el estireno se disuelve en un solvente orgánico y se polimeriza con la adición de un iniciador. Este método facilita un control más preciso de las propiedades moleculares del producto final. Sin embargo, su aplicación a escala industrial es limitada debido a los costos y consideraciones ambientales asociadas con el uso de solventes orgánicos.

En todos estos métodos, los radicales libres juegan un papel crucial en la iniciación de la reacción de polimerización. El proceso de polimerización del poliestireno destaca por su alta versatilidad, permitiendo la producción de materiales con una amplia gama de propiedades físicas y químicas. 

¿Cuáles son las características del poliestireno?

El poliestireno posee propiedades únicas que lo hacen valioso en una amplia gama de aplicaciones. Comprender estas características es fundamental para optimizar su uso y aplicaciones.

Propiedades físicas y mecánicas:

• Densidad y rigidez: el poliestireno general (GPPS) presenta una densidad aproximada de 1,06 g/cm³, siendo un material duro pero frágil. El poliestireno de alto impacto (HIPS), con una densidad cercana a 1,08 g/cm³, ofrece mayor resistencia al impacto, haciéndolo ideal para aplicaciones que demandan durabilidad.
• Ligereza: en su forma expandida (EPS), el poliestireno se destaca por su composición aireada, con una densidad mucho menor de alrededor de 0,02 g/cm³, proporcionando ligereza y resistencia estructural.
• Aislamiento térmico: Como aislante térmico, es resistente al flujo de calor, con una conductividad térmica de 0.08 W/(m·K), lo que lo hace valioso en la construcción.

Propiedades químicas y de sostenibilidad:

• Resistencia química: es resistente a la mayoría de los productos químicos, aunque susceptible a algunos solventes orgánicos.
• Reciclabilidad: aunque es 100 % reciclable, los desafíos en términos de rentabilidad y sostenibilidad ambiental son significativos, lo cual es una consideración importante para estrategas de sostenibilidad y optimizadores procesales.

Aplicaciones y adaptabilidad:

• Transparencia y maleabilidad: bajo 100 °C, mantiene un estado sólido y transparente, convirtiéndose en moldeable al superar esta temperatura. Esta versatilidad lo hace ideal para envases, aislantes, embalajes, y juguetes.
• Variedad: desde el poliestireno cristal, que mantiene su transparencia y rigidez, hasta variaciones que permiten colorearlo o hacerlo opaco, adapta sus propiedades según las necesidades de producción.

Aspectos eléctricos:

• Conductividad eléctrica: con una conductividad de 10-16 S/m, el poliestireno tiene propiedades eléctricas destacadas, ampliando aún más su gama de aplicaciones.

Tipos de poliestireno

Dentro de los productos de poliestireno se pueden identificar tres familias principales, el Poliestireno Cristal o de uso general (GPPS por su acrónimo en inglés), el Poliestireno Alto Impacto (HIPS) y el Poliestireno Expandible (EPS).

Poliestireno Cristal

El Poliestireno Cristal se trata de un termoplástico rígido, de excelente transparencia y rigidez, que por sus propiedades estéticas, mecánicas e inocuas con la salud y el medio ambiente se utiliza en numerosas aplicaciones de consumo, tales como:

• Envases: platos, vasos y cubiertos, charolas para productos cárnicos.
• Cuidado de la Salud: cajas de Petri, espejos vaginales, horquetas para hilo dental, dosificadores de jarabes y suspensiones, estuches para cosméticos
• Productos de Consumo e Institucionales: ganchos para ropa, juegos de geometría, plumas y lapiceros, estuches de CD’s. esferas navideñas plásticas, exhibidores de confitería y joyería
• Construcción y Mobiliario: canceles de baño, difusores de iluminación, espuma de aislamiento térmico y acústico
• Eléctricos y Electrónicos: anaqueles de refrigeradores,

Poliestireno Alto Impacto

El Poliestireno Alto Impacto incluye un componente que incrementa su resistencia mecánica, al mismo tiempo que le confiere opacidad y ductilidad. Este balance de propiedades lo hace un termoplástico muy útil en segmentos como:

• Envases: de yogurt, crema, gelatina y lactobacilos, palitos de paleta
• Cuidado de la salud: charolas de instrumental médico y farmacéutico, rastrillos desechables
• Productos de Consumo e Institucionales: Ganchos para ropa, rastrillos, despachadores de jabón y papel higiénico en espacios públicos, juguetes didácticos, lápices plásticos y sacapuntas
• Eléctricos & Electrónicos: Gabinete interno de refrigeradores, carcazas de impresoras, gabinetes de aire acondicionado, detectores de humo
• Publicidad: lámina para anuncios y señalética

Poliestireno Expandido

El Poliestireno Expandido se obtiene mediante la incorporación de un agente de expansión a pequeñas esferas de poliestireno, que por acción de éste y de la temperatura incrementan su volumen y reducen su densidad, de modo que una vez transformado en producto final le confiere al poliestireno, además de su estabilidad mecánica e inocuidad, propiedades de ligereza y excelente aislamiento térmico y acústico. El balance de estas propiedades lo hace entonces un material altamente apreciado en aplicaciones como:

• Envases: vasos térmicos, hieleras, tortilleros, protección para botellas de vino
• Construcción: aligerante de losa, aislamiento térmico y acústico, preformas decorativas (pechos de paloma)
• Agricultura: charolas y almácigos para invernaderos, aereamiento en tierra de invernaderos y macetas
• Cuidado de la Salud y Farmacéutica: charolas para transporte y protección de viales, vacunas y muestras clínicas
• Eléctricos y Electrónicos: empaque protector de pantallas, estufas, lavadoras y equipo de cómputo
• Artículos deportivos y de seguridad: chalecos salvavidas, entrenadores de natación, cascos de ciclismo, asientos infantiles y portabebés para automóviles
• Misceláneos: juguetes didácticos, formas diversas para utensilios escolares y manualidades, maniquíes

Como todos los polímeros, el poliestireno tiene su razón de ser y su versatilidad y balance único de propiedades que ofrece lo ha hecho ocupar un lugar importante en la vida cotidiana de la sociedad que no podría imaginarse hoy sin muchas de las aplicaciones y usos arriba descritos.

Ahora bien, como cualquier otro material; al terminar su vida útil (al igual que el papel, cartón, madera, metal, vidrio o cerámica), el poliestireno debe canalizarse adecuadamente para su aprovechamiento energético, reciclaje o disposición final.

Usos del poliestireno en diversos sectores: ejemplos

El poliestireno es un plástico versátil que constituye el 10 % del consumo total de plásticos. Sus usos son variados y abarcan una amplia gama de aplicaciones, siendo algunas de las más notables:

• Envases y empaques desechables: el poliestireno es ampliamente utilizado en la fabricación de productos desechables para la alimentación, como vasos, platos y bandejas.
• Electrodomésticos: es común encontrar poliestireno en partes de refrigeradores y otros electrodomésticos debido a sus propiedades aislantes.
• Electrónica: los aparatos electrónicos también se benefician del uso de poliestireno en su fabricación, ya que proporciona una excelente protección contra la electricidad estática.
• Salud y medicina: en el sector médico, el poliestireno se utiliza en una variedad de aplicaciones, desde envases para medicamentos hasta componentes de dispositivos médicos.