– expansión
En esta información se trata el
reposo intermedio. Indice
1. Procesos físicos
2. Tratamiento del Styropor pre- expandido
3. Reposo intermedio y tiempo de reposo intermedio
4. Silos
5. Medidas contra peligros de igni- ción por agentes de expansión 6. Otras medidas de seguridad
1. Procesos fisicos después de la preexpansión
Después de la preexpansión las per- las de espuma rígida se exponen nuevamente a las condiciones ambientales normales para estabili- zar la estructura celular obtenida durante la preexpansión. Debido a que las paredes celulares son muy delgadas, esto origina un cambio de estado rápido de la mezcla de gases en las células. Al pasar por debajo del estado de saturación de uno de los componentes de la mez- cla de gases (primero agua, des- pués agente de expansión), dentro de las perlas empieza la condensa- ción de estos, y la presión interior disminuye rápidamente alcanzando valores por debajo de la presión del ambiente. La diferencia entre las presiones que se forma de esta manera, en un primer momento tiene que ser compensada única- mente a través de un aumento simultáneo de la estabilidad de la matriz polímera. La presión negativa sólo se puede compensar lenta- mente a través del aire del ambiente que difunde hacia el interior. Espe- cialmente en el caso de densidades aparentes bajas (paredes celulares delgadas) las perlas recién expandi- das son especialmente susceptibles a cargas por presiones exteriores
adicionales (por ej. por transporte neumático) o cambios de estado demasiado rápidos (enfriamiento por aire frío). Un acondicionamiento del material preexpandido inmediata- mente después del proceso de pre- expansión por lo tanto es ineludible. Las perlas son sometidas a un pri- mer acondicionamiento inmediata- mente después de la preexpansión por la permanencia en una secador (véase TI 560, “Secado de Styropor preexpandido en el lecho fluidi- zado”). En la práctica por lo general se utilizan secadores en lecho fluidi- zado. Un fabricante de máquinas ofrece alternativamente un método según el principio del secado al vacío. En ambos métodos la hume- dad en la superficie de las perlas debe ser reducida de tal manera, que el producto preexpandido pueda transportarse sin problemas de manera neumática desde la máquina de preexpansión hasta el silo de almacenamiento intermedio, manteniendo durante el almacena- miento su buen deslizamiento. Ade- más este primer acondicionamiento en el secador lleva a una estabilidad mecánica de la matriz polímera que de momento es suficiente.
2. Tratamiento del Styropor preexpandido
Una vez que el producto preexpan- dido ha sido secado debe ser trans- portado a los silos de almacena- miento intermedio mediante un transporte neumático cuidadoso. Se utiliza casi exclusivamente el princi- pio del transporte hidráulico (véase IT 461, Transporte de Styropor pre- expandido). Como estación de carga se usa por lo general una esclusa de rueda celular (de paso) o una esclusa de inyección. Una esclusa de rueda celular de paso es apropiada tanto para densidades
aparentes muy bajas (< 10 kg/m3)
como también muy altas (> 100
kg/m3). Trabaja de tal manera que el
material es tratado de manera cui- dadosa, es de funcionamiento seguro y por la alta capacidad de
Información Técnica
44680 Marzo 2001
Styropor
570
4 Transformación
Reposo intermedio de Styropor preexpandido
BASF Plastics
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carga (< 10 % en volumen) es eco- nómica aún en el caso de corrientes de material altas. La esclusa de inyección se puede utilizar para corrientes de material pequeñas hasta medianas (< 600 kg/h). El transporte neumático de las perlas del secador hasta el silo de almace- namiento intermedio, también se puede tomar como un secado adi- cional simple. El acondicionamiento en sí antes de la expansión del material se lleva a cabo durante el almacenamiento intermedio.
3. Reposo intermedio y tiempo de reposo intermedio
El reposo intermedio de EPS preex- pandido no se debe interpretar pri- mariamente como un almacena- miento como tal. Sirve más bien para acondicionar las perlas de espuma rígida, que después de la preexpansión tienen una presión negativa, una cierta humedad resi- dual (< 5 % en peso) y, en el caso de densidades aparentes altas, un contenido de agente de expansión demasiado alto para el siguiente paso en la producción.
La presión negativa en las perlas es compensada durante el tiempo de almacenamiento intermedio y a medida que aumenta este, por el aire del ambiente que difunde hacia el interior de las partículas. La velo- cidad de absorción de aire depende en primer lugar del diámetro de las perlas, de la densidad aparente de preexpansión y de la temperatura de almacenamiento. Por lo general el almacenamiento intermedio antes de la expansión se lleva a cabo bajo condiciones ambientales normales, de tal manera que la absorción de aire por lo general para la mayoría de aplicaciones y marcas está prác- ticamente concluida después de aprox. 12 horas. Durante la expan- sión previa en dos etapas (por ej. para la elaboración de bloques con densidades aparentes bajas) des- pués de la primera etapa se hace un almacenamiento intermedio adi- cional de 4 a 8 horas.
El aire que se encuentra ocluido en las células después del reposo intermedio eleva decisivamente la estabilidad (resistencia a la compre- sión) de las perlas, lo cual es una condición previa importante para la elaboración posterior, especial- mente en el caso de densidades aparentes bajas; así por ej. material que ha sido suficientemente alma- cenado, puede transportarse mediante un soplador sin que esto tenga influencia alguna sobre la densidad aparente.
Simultáneamente el aire ocluido dentro de las células apoya el pro-
durante el cual las células deben aumentar nuevamente su volumen por tratamiento térmico. Una absor- ción de aire demasiado breve y por lo tanto demasiado baja, conducirá en el caso de densidades aparente bajas a que la espuma rígida des- pués de la expansión no tenga una suficiente estabilidad dimensional, o a que durante la expansión poste- rior no se obtenga la densidad apa- rente mínima requerida.
A medida que aumenta el tiempo de almacenamiento intermedio también el agente de expansión difunde desde las perlas de espuma rígida hacia afuera. En comparación a la absorción de aire, este proceso es mucho más lento, y el grado de pérdida de agente de expansión depende de la permeabilidad de la matriz polímera y, por lo tanto, del producto. En el caso de densidades aparentes bajas la pérdida dema- siado alta de agente de expansión durante el almacenamiento interme- dio tendrá el efecto de que, a pesar de haber absorbido el aire, no se pueda expandir para obtener una espuma rígida suficientemente dura. Pero en relación a la expansión pos- terior de la espuma rígida (véase IT 110 “Contracción inicial y posterior de bloques y planchas de espuma rígida”), una pérdida determinada de agente de expansión puede ser deseada, especialmente si se trata de elaborar espumas con densida- des aparentes altas. En el caso de densidades aparentes altas se obtiene rápidamente una estabilidad suficiente, simultáneamente se tiene, desde el punto de vista téc- nico de producción, demasiado agente de expansión. En el caso de un tiempo de almacenamiento inter- medio corto se obtiene, al expandir, una espuma rígida altamente inho- mogénea en sus propiedades, ade- más el tiempo de ciclo sería dema- siado alto. En lo referente a una reducción del tiempo de almacena- miento intermedio, para aplicacio- nes con densidades aparentes altas, han dado buenos resultados marcas de Styropor con un conte- nido de agente de expansión más bajo en la materia prima.
Simplificando, densidades aparen- tes altas se almacenan por lo gene- ral por un tiempo más largo que el necesario para la absorción de aire, mientras que las densidades apa- rentes bajas se trabajan antes del comienzo de una pérdida de agente de expansión demasiado alta y por lo tanto después de tiempos de reposo intermedios más cortos. En ambos casos durante el reposo intermedio se reduce la humedad
razonable desde el punto de vista técnico de elaboración, de tal manera que este ya no constituya problema alguno durante la elabora- ción posterior. Una humedad resi- dual de 0,5 –1,0 % en peso antes de la expansión es adecuada, ya que esta disminuye la tendencia a la carga electrostática.
En la práctica es difícil mantener el tiempo de reposo intermedio ideal para un producto determinado – aún en caso de conocerse éste exactamente – por motivos de pro- ducción y económicos. Más bien se exige de los productos, que se pue- dan trabajar después de un tiempo de reposo intermedio corto, y que sus propiedades de transformación no varíen durante el período de reposo intermedio. Hoy en día a tra- vés de una alta calidad de la mate- ria prima esto está garantizado. En el caso de densidades aparentes
entre 15 y 20 kg/m3por lo general
se trabaja con tiempos de reposo intermedio de entre 12 y 24 horas. Un método sencillo para reducir el tiempo de reposo necesario de una carga preexpandida, consiste en aditivar de manera controlada mate- rial EPS molido. En este caso hay que tener en cuenta que esto supone un cambio de la propieda- des de transformación y de la espuma rígida.
4 Silos
Medidas de construcción
Para cada marca de Styropor que se va a transformar y para los dife- rentes pesos específicos aparentes tiene que haber silos independien- tes. La capacidad del silo debe estar concebida para la admisión de 2 hasta 2,5 veces la producción diaria. Es mejor varios silos peque- ños que un silo grande. De esta manera se tiene una mayor flexibili- dad en la transformación.
Los silos de reposo intermedio cubiertos deben tener corte cúbico o rectangular y una altura múltiplo del lado más largo de la superficie transversal. Los silos hacia abajo son cónicos (30 – 45°); también son convenientes unas salidas asimétri- cas. Los silos altos y “esbeltos” pro- porcionan una salida uniforme. Los silos interiores son frecuente- mente de tejido permeable al aire, p. ej. yute, que por el equilibrio natu- ral de la humedad evitan en general la carga electrostática. También son apropiados tejidos de plástico con hilos metálicos incorporados y uni- dos que sean conductores, p. ej. de aluminio. Los silos se cuelgan de bastidores de madera o tubos
También se emplean grandes silos de mampostería. Para estos casos es apropiado un suelo de salida a base de material permeable (p. ej. tamiz de metal o tejido), por el que puede salir el agente de expansión difundido (que es más pesado que el aire).
Los silos de trabajo más pequeños, que generalmente son componen- tes de las máquinas de transforma- ción, se construyen de metal. Para la seguridad, y al igual que todos los aparatos, se conectan de forma conductora con las tuberías y el bastidor de la máquina.
Para el reposo intermedio al aire libre también se emplean silos redondos de metal, como los utiliza- dos también en la agricultura para almacenar cereales.
Al igual que en los silos de mam- postería, el cono de salida debe ser de material permeable al aire. A estos silos sólo se debe transportar Styropor preexpandido seco, p. ej. desde un secador de lecho fluidi- zado.
Para la construcción de silos en la República Federal de Alemania deben observarse las “Prescripcio- nes de seguridad especiales para empresas que fabrican y transfor- man espumas rígidas duras de poliestireno”.
Silos al aire libre
Los silos con paredes cerradas de construcción no resistente al fuego, pero de materiales no combustibles deben estar a una distancia de seguridad de 10 m de las otras ins- talaciones de fabricación. A este grupo pertenecen los silos cuyas paredes, tapas y suelo son de chapa (acero, zincado o barnizado, aluminio), hormigón o mampostería de poco espeso.
Los silos de materiales combusti- bles tienen que estar a una distan- cia de seguridad de 15 m de las otras instalaciones de fabricación. A este grupo pertenecen los silos de construcción de madera y plástico. Lo dicho vale también para silos con tela metálica.
La observación de estas distancias de seguridad no es necesaria cuando entre los silos y las instala- ciones de fabricación vecinas existe una pared cortafuego según DIN 4102.
Cuando se empleen silos exteriores con paredes cerradas se debe tener en cuenta que en el reposo interme- dio puede perjudicar la absorción de aire y eventualmente la cesión de pentano. Por esta razón, son venta- josos los silos permeables al gas en
entorno con regulación de la tempe- ratura.
Silos bajo techo
Los silos con paredes cerradas de construcción no resistente al fuego, pero de materiales no combustibles, deben separarse de las otras insta- laciones de fabricación por medio de dispositivos resistentes al fuego (F 90). A este grupo pertenecen los silos cuyas paredes, tapas y suelos son de chapa (acero, zincado o bar- nizado, aluminio), tejido de fibra de vidrio, hormigón o mampostería de escaso espesor.
Los silos de materiales combusti- bles se deben separar de las otras instalaciones de fabricación por medio de paredes cortafuegos según DIN 4102. A este grupo per- tenecen los silos cuyas paredes, tapas y suelos son de planchas de fibras duras, madera contracha- pada, madera aglomerada, plástico, hojas de plástico, tejidos recubier- tos, tejidos de fibras naturales o sin- téticas. Lo dicho vale también para los silos con tela metálica.
Los silos de trabajo que no estén separados por paredes resistentes al fuego y conducciones con dispo- sitivos de cierre de la máquina de transformación, no deben contener más de 500 kg de Styropor preex- pandido.
Silos resistentes al fuego Los silos de almacenamiento de construcción resistente al fuego que se encuentran al aire libre o bajo techo, no necesitan separarse de las otras instalaciones de fabrica- ción de materiales expandidos cuando existe la seguridad de que, en caso de incendio, éste tendrá lugar sólo en el interior de los silos. A este grupo pertenecen los silos cuyas paredes, techos y suelos son de mampostería y hormigón de espesor suficiente (DIN 4102). Los silos y tuberías al aire libre deben estar provistos de un aislamiento térmico para evitar la condensación del vapor de agua y la congelación de la misma en las épocas de tiempo frío. Además, el cono de salida o los dispositivos de evacua- ción deberían poder calentarse. La calefacción de los locales de los silos en invierno tiene un efecto positivo sobre el secado así como sobre la velocidad de difusión del aire y del agente de expansión.
5 Medidas contra los peligros de ignición por agente de expansión
Las zonas en las que están instala- dos los silos deben estar bien venti- ladas para evitar que se forme una mezcla explosiva. Conviene realizar
la succión del aire cerca del suelo. Se debe controlar regularmente la eficacia de la ventilación con apara- tos de alarma de gases (p. ej. de la casa Auergesellschaft GmbH, Berlín; Drägerwerk AG, Lübeck; Gesellschaft für Gerätebau, Dortmund) (IT 290).
Para evitar la ignición de la mezcla de aire-agente de expansión que se produce durante el reposo interme- dio, debe existir la prohibición abso- luta de fumar y la de trabajar con llama abierta. Las instalaciones eléc- tricas de los silos interiores (sala de tolvas) deben estar protegidas con- venientemente (VDE). Las construc- ciones metálicas y las tuberías tie- nen que estar conectadas a tierra. En las proximidades de silos total o parcialmente llenos no deben reali- zarse trabajos de soldadura.
6 Otras medidas de seguridad
Para combatir los incendios que puedan surgir son apropiados los extintores portátiles (PG 12 ó halón). También es efectivo el agua para los incendios que han progresado. Para los silos sin acceso son necesarias instalaciones de extinción automáti- cas.
Los silos con acceso por la parte superior deben protegerse suficien- temente para evitar la caída de per- sonas o cosas.
Observación
Las indicaciones de esta publicación se basan en nuestros conocimientos y experiencias actuales. No presu- ponen una garantía jurídica relativa a determinadas propiedades ni a la idoneidad para una aplicación con- creta. Debido a las numerosas influencias que pueden darse durante la manipulación y empleo de nuestros productos, no eximen al transformador o manipulador de realizar sus propios controles y ensayos. Todo el que reciba nues- tros productos será responsable por sí mismo de la observancia de los derechos de patentes existentes así como de las leyes y disposiciones vigentes.
BASF Aktiengesellschaft 67056 Ludwigshafen/Alemania