Revista Colombiana de Materiales N5. pp.

15-20
Edicin Especial Artculos Cortos

APROVECHAMIENTO DE NUEVOS PRODUCTOS EN BASE A POLIESTIRENO

EXPANDIDO RECUPERADO
J.G. Carrillo Baeza1*, J.A. Caamal Canch2, J.S. Couoh Nah3, R.A. Gamboa Castellanos4, R.H.
Cruz Estrada5
1,5: Profesor Investigador, Centro de Investigacin Cientfica de Yucatn, A.C.
2,3,4: Estudiante de Centro de Investigacin Cientfica de Yucatn, A.C.
*Contacto: jgcb@cicy.mx
RESUMEN
El presente trabajo evala propuestas que ayuden a resolver el problema del acumulamiento de
desechos de poliestireno expandido (EPS), proveniente en su mayora, del embalaje de productos
electrodomsticos. La implementacin de este tipo de soluciones ayuda a disminuir el
acumulamiento innecesario de EPS en los rellenos sanitarios; reutilizndolo en nuevas
aplicaciones o reciclndose en nuevos productos, demostrando el potencial que este material de
desecho tiene para ser aprovechado, evitando as que termine en rellenos sanitarios,
desaprovechndose oportunidades de mejoras ecolgicas y beneficios econmicos. Ac se evala
las propiedades a tensin de un papel tipo Kraft (estraza) cuando es barnizado con una resina con
base en EPS. El resultado a tensin muestra un incremento significativo en la resistencia del
papel a diferente fraccin peso de resina aplicada en tres diferentes grupos (12%, 16% y 20% de
resina).
Palabras Clave: Reciclaje, EPS, Poliestireno expandido, RSU, Papel Kraft, Caracterizacin
mecnica, Material compuesto.
ABSTRACT
This work evaluates proposals that help to solve the problem of the accumulation of waste
expanded polystyrene (EPS), coming mostly, in appliances product packaging. The
implementation of these solutions helps to reduce unnecessary buildup EPS in landfills, reusing it
in new applications or recycling it into new products, demonstrating the potential that this waste
material has to be exploit, thus avoiding ending up in landfills, wasting opportunities for
environmental improvements and economic benefits. Tensile properties of a Kraft paper are
evaluated when is varnished with a resin base on recycled EPS. The tensile test shows an
significant increment on the strength of the paper at different weight fraction of resin applied
(12%, 16% y 20% de resin).
Keywords: Recycling, EPS, Polystyrene, USW, Kraft paper, Mechanical characterization,
Composite material.

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a poliestireno expandido recuperado

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R.H. Cruz Estrada

1 INTRODUCCIN
El poliestireno expandido (EPS por siglas en ingls), conocido tambin como nieve seca o unicel
[1], es uno de los polmeros ms utilizados a nivel mundial por sus excelentes caractersticas de
ligereza y aislamiento trmico. Su bajo costo y fcil produccin, lo hacen atractivo para fabricar
productos con poca duracin de vida til, tales como utensilios desechables para alimentos,
embalaje de productos varios y relleno de muebles. Debido a este tipo de uso ocasional de corta
vida til, su acumulamiento es notorio en calles y basureros, presentando una problemtica a
atacar, especialmente en pases en desarrollo con problemas de ordenamiento en sus residuos
slidos urbanos [2]. En busca de soluciones integrales, este trabajo busca potenciar el reso y
reciclado del EPS, ayudando a disminuir su acumulamiento en rellenos sanitarios y ser
aprovechado nuevamente en un segundo ciclo de vida.
En un trabajo ms extenso, se ha buscado reutilizar el poliestireno expandido recuperado
(EPSr) de desecho, y molido para aplicaciones como: proteccin de productos frgiles, relleno de
muebles tipo puff, aligerante para concretos, como barniz con un disolvente natural
limoneno, pegamento para EPS y otros sustratos, protector para paredes, entre otros [3]. Con
ello, demostrar el potencial del EPSr como material aprovechable con alto valor agregado, donde
en la actualidad se le considera a ste como material indeseable una vez que ha cumplido su corta
vida til (como utensilio, relleno o embalaje). Ac no se discute el potencial de reciclar el EPS
por vas tradicionales de fundicin/extrusin, bien implementadas en la industria. Esta parte de la
investigacin presenta y discute la aplicacin de una resina (o barniz) en base a EPSr y un
disolvente orgnico natural, al igual que sus propiedades mecnicas a tensin.
2 DESARROLLO EXPERIMENTAL
2.1 Acondicionamiento y formulacin del EPSr
El EPSr utilizado aqu, fue adquirido de desechos acopiados dentro del CICY como parte de un
proyecto ms amplio de gestin de RSU. El EPSr proviene principalmente del embalaje de
equipos, donde se pude notar la variedad de densidades comerciales utilizadas para este fin (60400 kg/m3). Este material en bloque, de diferentes formas en buenas condiciones (limpio y sin
degradacin), fue molido en un equipo de cuchillas radiales, utilizando una malla con orificios de
3 mm, obteniendo trocitos de forma irregular de entre 3 y 2 mm. Este material fue utilizado para
relleno de muebles suaves, buscando reemplazar las perlitas vrgenes que se fabrican para ese fin,
entre otros. Adicionalmente este material molido sirvi para formular una resina en base a
limoneno, aceite extrado de la cscara de limn, producido industrialmente.
Para la disolucin del EPSr con un disolvente natural limoneno, se utilizaron dos tipos:
limoneno de naranja y de limn [4]. El primero conocido por ser menos cido y de menor
capacidad de ataque al EPS que el segundo. Para la identificacin de la viscosidad de la resina
que permita una adecuada aplicacin, se utiliz una relacin de 7.3 g de EPSr por cada 100 g de
limoneno, obteniendo una viscosidad similar a la de los barnices comerciales. Esta formulacin
fue evaluada aqu en aplicaciones de madera y papel para observar la afinidad superficial de
stos.

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2.2 EPS como barniz para madera

La resina aqu formulada fue utilizada para barnizar madera de pino estufada comercial y
comparada con un barniz de poliuretano comercial marca Winwax. El secado al tacto del barniz
de poliuretano es ms tardado comparado con la resina de poliestireno. La resina de poliestireno
permiti una segunda aplicacin, 30 minutos posterior a la primera.
2.3 EPSr como matriz en papel tipo Kraft
La aplicacin de la resina formulada en papel Kraft es aplicada de forma similar a la aplicacin
de un barniz con brocha de aire, controlando de esta forma el espesor de capa y su fraccin peso.
Durante su preparacin la resina moja las fibras del papel, mientras lentamente el disolvente se va
evaporando. Para secar completamente la resina del papel (posterior a una, dos y tres capas de
aplicacin con brocha de aire), las muestras son secadas durante 24 horas a temperatura ambiente
(22 C y 40% H.R.). Posteriormente, el material se mete a una estufa de conveccin a 80 C,
durante 2 horas para garantizar el secado total. Terminado el secado, el material compuesto est
listo para usarse permitiendo flexiones moderadas, listo para ser probado a tensin, mantenido en
un desecador para su pesado previo a la prueba.
Para la prueba de tensin, muestras de aproximadamente 150 x 20 x 0.3 mm 3 fueron preparadas
apegados a la norma TAPPI T494 [5].
3 RESULTADOS Y DISCUSIN
3.1 EPS como barniz para madera
Se evalu la posibilidad de utilizar el EPS disuelto en un disolvente natural orgnico limoneno
como alternativa ecolgica al uso de barnices con solventes sintticos, utilizado en acabados de
superficies en madera. La Figura 1a muestra los dos tipos de limoneno disponibles; naranja dulce
y limn, donde los acabados correspondientes se observan en la aplicacin de madera de pino,
observando una tonalidad miel en la Figura 1b en comparacin a su contraparte de limn que
luce transparente, mostrando el color natural de la madera, con un acabado al tacto similar al de
un barniz comercial.

a)

b)

Figura 1. Resina EPSr/limoneno; a) de naranja y limn respectivamente, de izquierda a derecha

y b) aplicado a madera.

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Se observ que al aplicar una capa de resina con brocha, el acabado ya seco luce con un tono
mate, mientras que a dos capas, la superficie luce notoriamente ms brillosa. Debido a que la base
de la resina es de procedencia frutal, durante el sacado, desprende un agradable olor ctrico no
txico.
Como parte del estudio se probaron otras opciones de aprovechamiento de la resina formulada
aqu, pero requieren de estudios ms profundos para la validacin tcnica; como sellador a la
humedad en interiores y exteriores de paredes de concreto, como adhesivo para el EPS (unin de
bloques), al igual que como aligerante de concreto y relleno de muebles suaves [6].

3.2 EPSr como matriz en papel tipo Kraft

La resistencia a la humedad es una caracterstica deseable en papel o cartn tipo Kraft, para
aplicaciones como cajas de cartn utilizados en transporte de mariscos congelados o ncleos tipo
panal de abeja (honeycomb) de sistemas sndwiches huecos para puertas. El estudio del papel
Kraft con resina en base a EPSr es mostrado en la Figura 2, observando la resistencia del papel tal
como se obtiene del proveedor, probado a tensin en la direccin principal del material (0
respecto la direccin de prueba), que es la direccin en la que el material fue procesado,
mostrando mayores propiedades por tener las fibras preferentemente alineadas en esa direccin.
En este comparativo se puede observar la resistencia del papel que es de 22.6 MPa, mientras que
cuando ste contiene la matriz de poliestireno a 12% en fraccin peso, la resistencia aumenta a
32.8 MPa (45% ms que el papel solo). Interesantemente se puede notar que a 16% de fraccin
peso de resina, la diferencia en resistencia es mnima en comparacin con su contraparte al 12%,
siendo para el tercer caso (a un 20% de fraccin peso de resina), un incremento de resistencia con
28.96 MPa comparado con el papel Kraft, observado en la Figura 2a.
Esto puede significar que la primera capa de resina es la ms importante al interactuar con las
fibras de celulosa, mojndolas y embebindolas con el polmero, para que una vez seco el
material, ste acte como un material compuesto fibra/matriz, consolidando el sistema de
celulosa efectivamente para su mejor desempeo a tensin como observado. Respecto al pequeo
incremento de resistencia en la segunda capa aplicada, se puede pensar que la resina todava pudo
interacturar un poco con las fibras proporcionando una interaccin positiva, mientras que para la
tercera capa aplicada, se estima que ya no hay nada de interaccin con la fibras al estar ya
selladas por las previas dos capas aplicadas, no aportando ms interaccin con el papel.
La Figura 2b muestra las curvas tpicas de cada arreglo de papel sin resina y con 12%, 16% y
20% en fraccin peso. Ac se puede observar el incremento importante de los grupos con resina
en resistencia y deformacin, imprimindole tambin un pequeo aumento en el mdulo de
rigidez. Cabe resaltar que el grupo de probetas con resina al 12% muestra las propiedades ms
atractivas en relacin al polmero aadido, sin notar cambios importantes con el aumento de
mayor cantidad de capas en el papel, observado en la Figura 2b.

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40
35
30
25
20
15
10
5
0

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J.S. Couoh Nah, R.A. Gamboa Castellanos,
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40

PAPEL

12 %EPS

16 % EPS

20 % EPS

35

a)

Esfuerzo (MPa)

Resistencia (MPa)

Aprovechamiento de nuevos productos en base

a poliestireno expandido recuperado

30

b)

25
20
15
10
5
0

Papel
16 % EPS

12 % EPS
20 % EPS

0.5

1.5

Deformacion (%)

Figura 2. Resultado de resistencia a tensin de muestras de papel Kraft; a) con diferentes

concentraciones de resina EPSr y b) mostrado en curvas representativas.
La Tabla 1, muestra los resultados de las pruebas a tensin donde se puede apreciar el incremento
paulatino de resistencia, deformacin y mdulo de Young, no siendo el caso para el ltimo grupo
donde se observ un estancamiento de propiedades, indicando que la adicin de mayor porcentaje
de matriz, ya no contribuye en la mejora en rigidez que se le imprime al material celulsico
cuando contiene una matriz de poliestireno, estudiado aqu.
Tabla 1. Resultados de prueba de tensin de muestras de papel con resina EPSr.
Material
Resistencia
Mdulo de Young
Deformacin
MPa (D.S.)
MPa (D.S.)
% (D.S.)
Papel
22,61 (1,68)
25.51 (1.37)
1.407 (0.05)
32,87 (0,77)
30.98 (1.47)
2.176 (0.38)
12 % EPS
32,12 (2,42)
32.02 (1.86)
2.152 (0.19)
16 % EPS
28,96 (3,75)
30.17 (1.79)
2.276 (0.30)
20 % EPS
Muestras representativas de los cuatro grupos de probetas son mostradas en la Figura 3, donde la
Figura 3a muestra el papel Kraft y sus tres porcentajes de resina (12%, 16% y 20%
respectivamente), observando un efecto brilloso y levemente oscurecido a mayores porcentajes
de resina. La Figura 3b, muestra las probetas ensayadas a tensin, donde se puede observar zonas
blanquecinas en las probetas con resina. Esto relacionado con la alta deformacin alcanzada en la
estructura amorfa del poliestireno en forma de pelcula sobre las muestras de papel. Cabe resaltar
que este efecto fue mucho ms notorio durante el ensayo de la muestra.
a)

20%

b)

16%

12%

Papel

Figura 3. Muestras probadas de papel Kraft con diferentes porcentajes de resina EPSr; a) antes
de ser probadas y b) despus de la prueba a tensin.

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4 CONCLUSIONES
Un estudio experimental del potencial en el aprovechamiento del EPSr fue implementado en
busca de nuevas aplicaciones que puedan otorgarle un valor agregado a este material. La
utilizacin del EPSr como resina en base a limoneno, aplicado en madera, se considera factible
debido a la buena afinidad y acabado logrado, faltando pruebas tcnicas que ofrezcan valores de
referencia. Por otro lado, el estudio desarrollado del papel Kraft con la resina de poliestireno
reciclado, se puede asumir de buena afinidad, reflejado en el aumento de propiedades con la
interaccin de la matriz/fibra del arreglo. Pruebas mecnicas a tensin mostraron potencial en el
aprovechamiento del EPSr como resina aplicada en papel, con aumentos significativos de
resistencia y deformacin, donde la primera capa de la resina fue la que logr el aumento de
propiedades ms importante, comparado con las otras dos capas aplicadas posteriormente. Se
espera evaluar en trabajos futuros, la factibilidad de que esta resina beneficie igualmente al papel
en mejoras hidrofbicas.
5 AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al Conacyt por el apoyo en el desarrollo del trabajo bajo el proyecto CB2008-01, registro 101680.
6 REFERENCIAS
1. Documento Electrnico. Propiedades del EPS, consultado el 20 de agosto de 2013, de:
http://www.anape.es/pdf/ficha73.pdf.
2. Quiroz Carranza, Joaqun De lo desechable a lo reciclable: manejo y aprovechamiento
comunitario de residuos generados por actividades humanas, Libro del Centro de
Investigacin Cientfica de Yucatn, Mrida, Yucatn, 2008.
3. Couoh Nah, Juan Sebastin, Reciclado y desarrollo de nuevos productos en base a
poliestireno recuperado, Tesis de licenciatura, Instituto Tecnolgico Superior del Sur del
Estado de Yucatn, Mxico, 2012.
4. De Silva, K. Tuley, Essential Oil and Aroma Chemical Industries, UNIDO, Part 4th, versin
electronica: http://www.nedlac.org.za/media/5906/essential.pdf., 1995.
5. Rejn Santana M., Carrillo Baeza J.G., Couoh Nah J.S., Garca Gmez C., Uso de reciclado
de poliestireno expandido como aislante trmico en concreto de la vivienda econmica en
clima clido hmedo, Memorias de Congreso ANES XXXV, Chihuahua, Mxico, 2011.
6. TAPPI T494 Tensile properties of paper and paperboard using constant rate of elongation

apparatus, 2006.

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