MSc. Elias Augusto Soares, da redação.

 

O poliestireno expandido (EPS), também conhecido como Isopor (nome de uma marca registrada), possui grande parte das características do poliestireno (PS) tradicional, uma vez que se trata de uma versão do PS organizada fisicamente em forma de células expandidas e agrupadas. Embora sua estrutura molecular não mude, a adição de um agente expansor ao PS diminui drasticamente sua densidade e aumenta suas possibilidades de aplicação.

 

Esse polímero é, talvez, um dos materiais plásticos mais conhecidos por seu nome comercial, ou seja, pelo nome de uma marca: Isopor. No decorrer da história dos polímeros pode-se notar que o PS foi desenvolvido nos anos 1930, mas o desenvolvimento do processo para produção de espuma, já sob nome comercial de Isopor, foi criado por volta de 1951 pela companhia alemã Knauf, que, por sinal, possui sete fábricas em território brasileiro.

 

Essencialmente, o que converte o PS em EPS é o uso de um aditivo modificador que, como explicado por Marcelo Rabello e Marco Aurelio De Paoli, no livro “Aditivação de termoplásticos” – da Artliber Editora –, é um agente químico usado para modificar as propriedades finais de um polímero. 

 

Em princípio, na indústria qualquer método de processamento pode ser utilizado empregando agentes de expansão (físicos ou químicos) em polímeros, como injeção e extrusão, por exemplo. Alguns requerem apenas pequenas mudanças nos parâmetros de operação, ao passo que outros exigem grandes modificações. 

 

Porém, um dos processos mais utilizados para a transformação de peças técnicas de EPS é a expansão in situ, um método mais específico realizado em três etapas (veja a explicação detalhada no box “A ciência do material”). O processo inicia com a pré-expansão das esferas de PS, passa pelo resfriamento e, finalmente chega à moldagem. Nessa fase, as esferas que estão dispostas dentro da cavidade do molde são expostas ao vapor que atinge uma temperatura um pouco acima da sua Tg. Esse vapor amolece as esferas e ativa a volatilização do agente, que as expande de 20 a 50 vezes o volume original do material e, quando as pérolas se tocam, ocorre a união. Com o resfriamento, obtém-se a peça ou bloco bruto.

 

 

Por conter grandes proporções de ar, o EPS é muito leve (densidade de 0,03 g/cm³) e possui baixa condutividade térmica, sendo um bom isolante para aplicações que vão desde a construção civil, até o transporte de itens perecíveis e embalagens de uso único. Uma das propriedades que devem ser consideradas durante o desenvolvimento de produtos de EPS é sua resistência mecânica, uma vez que a variedade de formulações o tornam EPS versátil em termos de resistência, que pode ser ajustada para se adequar a aplicações específicas; Assim, o material pode adquirir desde baixa resistência à compressão (para preenchimento de espaços ocos) até de alta resistência à compressão (suporte de cargas pesadas). 

 

Geralmente, a densidade do EPS também aumenta conforme aumenta sua resistência mecânica. No entanto, outras características como a geometria da peça moldada, o tamanho das esferas e as condições de processamento podem impactar na resistência mecânica da peça final. 

 

 

Conforme são variados os agentes utilizados, bem como os parâmetros de processo, é possível obter versões de EPS que contenham até 98% de seu volume composto por ar e apenas 2% de PS. Estima-se que um metro cúbico do material contenha de três a seis bilhões de células cheias de ar.

 

Uma de suas limitações é a temperatura operacional máxima, por volta de 80 °C, embora suas propriedades físicas não mudem dentro da sua faixa de temperatura de uso contínuo (por volta de 65 ºC a 75 °C). Este fator é levado em conta no corte do material, normalmente feito por um fio metálico aquecido.

 

Esse conjunto de propriedades tornam o EPS um material com possibilidade de aplicação em diversos setores. Alguns deles são embalagens para alimentos (marmitas, pescados frescos, caixas para fast food, bandejas para carnes e frios, caixas para ovos); copos e pratos descartáveis, caixas térmicas para alimentos e bebidas (inteiriças ou como preenchimento de caixas rígidas/coolers); caixas térmicas de uso medicinal (para transporte de medicamentos, vacinas e/ou órgãos); revestimento interno de mochilas de delivery; berço de capacetes, itens para construção civil (blocos, escadas, forros, acabamentos de teto e rodapé, moldes pré-moldados para vigas); divisórias; placas de isolamento residencial (térmico, acústico e à umidade); blocos para nivelamento de estradas e rodovias; enchimento de pufes e almofadas; enchimento de empacotamento (em caixas de compras on-line); amparos de proteção para eletrônicos e eletroeletrônicos; pranchas de surfe; molduras para quadros; itens para artesanato, cozinha e festas (esferas, cones, suportes para bolos e doces); entre muitos outros.

 

 

Vale ressaltar ainda que o EPS pode ser plenamente reciclado, assim como sua versão não expandida. Porém, a desvantagem da sua reciclagem está no fato de o material ocupar um grande volume sem conter grande quantidade de massa de PS, o que torna a sua coleta pouco atrativa economicamente. Felizmente, nos últimos anos, surgiram diversos projetos e ações específicas para coleta e reciclagem desse material (veja na seção “Reciclagem”, no site da revista Plástico Industrial: www.arandanet.com.br/revista/pi).

 

As embalagens e peças de EPS devem ser identificadas pelo símbolo “♸” (seis), de acordo com a norma de simbologia da ABNT para reciclagem, devendo ser descartado nas lixeiras de cor vermelha. Confira os fornecedores de PS no Guia de Resinas Termoplásticas e saiba mais sobre o material consultando a seção de Literatura em nosso site www.arandanet.com.br/revista/pi

 

A ciência do material 

 

A obtenção do EPS passa diretamente pela obtenção do PS, já mencionada por Plástico Industrial em outra edição desta seção, que pode ser lida em nosso site. Resumidamente, o PS é obtido pela poliadição do estireno, cuja fórmula é representada por (C₈H₈)_n,. Cada unidade repetitiva (foto) possui um dos carbonos da cadeia principal ligado a um grupo lateral fenil.

 

A conversão do PS em EPS é realizada em três etapas: pré-expansão, maturação ou estabilização e moldagem. Segundo Rabello e De Paoli, na pré-expansão as esferas de poliestireno (PS) são impregnadas com o agente sob ação de vapor e alta temperatura, em torno de 100 ºC, em tanques de armazenagem, que deve ser muito bem controlada para que o agente não volatilize totalmente. O segundo passo é o armazenamento das pérolas. O seu resfriamento faz com que o aditivo e o vapor condensem dentro das células causando uma pressão parcial. Após cerca de 24 horas, ocorre a difusão do ar para dentro das células de modo a se alcançar o equilíbrio. A partir daí, o processo de moldagem das pérolas estáveis acontece conforme citado anteriormente.

 

Além disso, o EPS é atóxico, não permite a proliferação de fungos e bactérias, é inodoro e não utiliza gases CFC no seu processo de fabricação.

 

Propriedades típicas*

Nome e sigla: poliestireno expandido (EPS) – [en. expanded polystyrene]

Classificação: polímero commodity

Origem: sintético

Fórmula química: (C₈H₈)_n 

Comportamento mecânico: termoplástico

Organização molecular: amorfo

Densidade (sólido): 0,032 g/cm³ (PS rígido: 1,05 g/cm³)

Temperatura de transição vítrea (Tg): 100 °C

Temperatura de escoamento: 115 °C

Secagem: não se aplica

 

*Os dados atribuídos às propriedades do polímero são valores médios obtidos na literatura e junto a fornecedores de materiais.

 

(Fotos: senivpetro, bublikhaus, lifeforstock, diana.grytsku, bristekjegor, jcomp, wirestock, via Freepik; MagicDesk, boscoshane, JensRS, via Pixabay)

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