Polystyren (PS):

Co je to polystyren (PS)?

Jedná se o syntetický polymer vyrobený z monomeru styrenu. PS se vyrábí polymerací styrenu, což je druh stavebního materiálu, který se používá k výrobě různých plastových výrobků. Vyskytuje se také v přírodě (jahody, skořice, káva a pivo).

Tento plastový polymer je přírodní průhledný termoplast, který je k dispozici jak ve formě pevného, tak i tuhého pěnového materiálu. Obecně používaný materiál PS je čirý, tvrdý a má křehké vlastnosti.

Je to běžně používaný plast k výrobě různých koncových segmentových výrobků. Pevná forma plastu se široce používá k výrobě výrobků, které vyžadují průhlednost. Ty se často používají v kombinaci s barvivy, přísadami a dalšími formami plastů k výrobě zboží, jako jsou elektronické přístroje, automobilové díly, zahradnické nádoby, vybavení atd.

PS se vyrábí z pěnového materiálu a označuje se jako expandovaný polystyren (EPS) nebo extrudovaný polystyren (XPS), který je známý pro své izolační a tlumicí vlastnosti.

Tvrdá forma tohoto materiálu se běžně používá pro lékařské přístroje (zkumavky, Petriho misky atd.) nebo pro každodenní předměty, jako jsou detektory kouře, CD, nádoby na potraviny, šálky na kávu atd. Pěnová forma tohoto polymeru se běžně používá jako obalový materiál pro různé výrobky.

Trendy vývoje cen polystyrenu

Výroba polystyrenu

Vyrábí se stejně jako ostatní plastové polymery procesem polymerace. Tento polymer vzniká, když se styrenové monomery během polymerace vzájemně propojí.

Při tomto procesu se uhlíková IT vazba vinylové skupiny rozpadne a vytvoří novou uhlíkovou vazbu, která se dále připojí k uhlíku jiného styrenového monomeru v řetězci. Nově vytvořená vazba je mnohem pevnější než předchozí, proto se polymer obtížně odpolymerizuje.

Vyrábí se především ve dvou různých formách:

Ataktický polystyren

Jedná se o komerčně významnou formu vyráběného PS. Pro výrobu ataktického PS jsou fenylové skupiny náhodně rozmístěny na obou stranách polymerního řetězce. Toto náhodné rozmístění zabraňuje zarovnání řetězců a poskytuje dostatečné množství pravidelnosti pro dosažení požadované krystalinity. Tento plastický polymer má teplotu skelného přechodu 90 °C a polymerační proces je silně iniciován volnými radikály.

Syndiotaktický polystyren

K výrobě syndiotaktického PS se používá proces „Ziegler-Natta polymerace“. Při tomto procesu polymerace jsou fenylové skupiny umístěny na střídavých stranách uhlovodíkové páteře. Jedná se o vysoce krystalickou formu polymeru PS vyráběnou s teplotou přechodu 270 °C. Tyto typy PS jsou v současné době vyráběny pod obchodním názvem XAREC společností Idemitsu Corporation za použití metalocenového katalyzátoru pro polymerační reakci.

Při výrobě polymeru se obecně zavádějí čtyři polymerační procesy a tři metody pěnění. Původně používané tři procesy jsou hromadná suspenze, emulze a polymerace roztokem. Poslední z nich je- vypěňování EPS v uzavřené formě, vytlačování EPS a přímé vstřikování GPPS.

Globální výrobní kapacita polystyrenu

Globální kapacita PS v roce 2016 činila 14,7 milionu tun. Největší výrobní kapacitu měla Čína. Asie je vedoucím regionem, na který připadá největší podíl celosvětové výrobní kapacity tohoto polymeru. Zaujímala 55,1 % výrobní kapacity.

Asijský region je největším trhem pro plasty PS je také zodpovědný za více než polovinu celosvětové výrobní kapacity. Druhým největším regionem je Severní Amerika, na kterou připadá 17 %, následovaná Evropou s 16,3 %.

Předpověď globálního trhu s polystyrenem

Předpokládá se, že do roku 2020 vzroste trh s PS o více než 28 miliard USD. USD v roce 2016 a do roku 2020 překročí 28 miliard USD, jak vyplývá z odvětvové analýzy. Trh s plasty PS od několika posledních let rychle roste a očekává se, že poroste i v nadcházejících letech.

PS je univerzální plast s řadou využití v různých koncových segmentech trhu. PS se široce používá k výrobě výrobků denní spotřeby, jako jsou chladničky, klimatizace, televizory, počítače a jednorázové nádobí (pěnové kelímky, talíře a misky).

Hnací síly trhu

Hlavními faktory, které ovlivňují trh s PS, jsou růst populace, rostoucí urbanizace a industrializace, zvýšené příjmy střední třídy.

Dvěma hlavními významnými odvětvími, která v posledních letech zaznamenala růst poptávky po PS, jsou obaly a elektronika, a očekává se, že budou dále podporovat růst světového trhu s PS.

Regionální výhled

Očekává se, že největším trhem pro PS v roce (2016-17) bude Čína, kterou následují další rozvíjející se ekonomiky v asijsko-pacifických regionech.I když jsou asijsko-pacifické země největšími spotřebiteli PS na světě, přesto se v nadcházejících letech očekává zvýšená poptávka i v dalších zemích, jako je Afrika, Evropa a Jižní Amerika.

Omezení

V prognózovaném období je také vystaven určitým omezením, jako je kolísání cen surovin (benzen, styrenový monomer atd.). Růstu trhu mohou bránit také problémy s likvidací tohoto materiálu a jeho záporná šrotová hodnota.

Přední hráči

Nejvýznamnějšími hráči na světovém trhu s PS jsou BASF SE (Německo), Styrosolution Group (Německo), Videolar S/A. (Sao Paulo), SABIC (Saúdská Arábie) a Formosa Plastic Corporation (Tchaj-wan) a další výrobci.

Historie polymeru PS

Původně jej objevil berlínský lékárník Eduard Simon. Ze storaxu, pryskyřice tureckého stromu sladké gumy Liquidambar a destiloval olejovitý druh látky pojmenované jako styrol. Po několika dnech objevu Simon zjistil, že styrol vyrobený z monomeru zhoustl v důsledku oxidace do rosolovité formy, kterou nazval „styroloxyd“.

V roce 1845 chemik John Blyth a další německý chemik August Wilhelm Von Hofmann znázornili stejnou přeměnu styrolu za nepřítomnosti kyslíku. Tato látka byla označena jako „metastyrol“. Pozdější analýza znázornila, že chemické vlastnosti obou vzniklých látek jsou stejné.

Dále v roce 1866 Marcelin Berthelot správně analyzoval vznik metatyrolu/diningu ze styrolu procesem polymerace.

Po 80 letech časového odstupu bylo na základě práce německého organického chemika „Hermanna Staudingera (1881-1965)“ zjištěno, že zahříváním styrolu dochází k řetězové reakci, při níž vzniká několik makromolekul pojmenovaných jako plasty PS.

Vlastnosti plastů PS

Jedná se o univerzální formu plastu používanou k výrobě různých plastových výrobků koncových segmentů. Polymer PS je čirý, amorfní, nepolární druh materiálu, který lze snadno zpracovat a přeměnit na velké množství polotovarů, jako jsou pěny, fólie a desky. Z hlediska objemu je jedním z nejpoužívanějších plastů díky svým vlastnostem, jako jsou:

• Má vysokou odolnost proti nárazu a teplu.
• Tyto polymery jsou dobrým elektrickým izolantem s vynikající optickou průhledností.
• PS má silnou chemickou odolnost vůči zředěným kyselinám a zásadám.
• Je to viskózní kapalina nad teplotou skla, což umožňuje snadnou výrobu velkého množství hotových výrobků.
• Jsou snadno rozpínavé a umožňují dobrou tekutost.
• Tyto materiály mají silně nehořlavý charakter.

Fyzikální vlastnosti PS

• Chemický vzorec používaný pro PS je (C8H8)n
• Hustota- 0,96-1.04 g/cm3
• Teplota tání je ~ 240 °C (464 °F; 513 K) Pro izotaktický PS
• Rozpustnost ve vodě-nerozpustný
• Rozpustnost-nerozpustný v acetonu
• Tepelná vodivost polymeru je 0.033 W/ (M-K) (pěna, ρ 0,05 g/cm3)
• Index lomu je 1,6; dielektrická konstanta 2,6 (1 kHz – 1 GHz)

Různé druhy PS plastů

PS se počítá mezi jeden z nejdůležitějších a nejpoužívanějších komoditních plastů na trhu. Objem výroby PS a styrenových kopolymerů se celosvětově pohybuje na úrovni několika milionů tun ročně.

Pod různými obchodními názvy, jako jsou (Styrofoam, Styropor, Styron, Carinex, Styro-Flex, Cellofoam, Depron XPS, Fostarene, Styraclear, Lustrex1, SABIC PS a INEOS Styrenics ), se prodává po celém světě.

Obecně jsou tyto polymery k dispozici ve třech důležitých různých třídách, kterými jsou:

GPPS

GPPS označovaný také jako Crystal-clear PS. Tato forma plastů je plně průhledná, tuhá a obvykle se jedná o levný PS vyrobený z monomeru styrenu. GPPS je pevná forma PS vyráběná ve formě 2-5 mm velkých pelet PS.

HIPS

Vysokopevnostní PS obsahuje obvykle 5 až 10 % kaučuku (butadienu) a je určen k výrobě výrobků, které vyžadují vyšší odolnost proti nárazu. PS HIPS je obvykle druh roubovaného kopolymeru, který má PS jako postranní ramena. K procesu roubování dochází, když nějaký radikál reaguje s dvojnou vazbou polybutadienu.

EPS

Tento druh plastů se skládá z mikropelet nebo kuliček obsahujících vyfukovací činidlo (obvykle pentan). EPS nebo pěnový PS je tepelně izolační s vysokou odolností proti nárazu a snadno se zpracovává.

Použití plastů PS

Jedná se o levnou a snadno dostupnou formu polymeru. Používá se pro mnoho aplikací, jako je elektronika, lékařství, optika, automobilové díly a obaly spotřebního materiálu. Velké množství zboží vyráběného z PS se formuje vstřikováním, včetně jídelního nádobí, kelímků, obalů na CD, kosmetických nádob a krytů atd.

Používá se hlavně k výrobě dvou druhů polotovarů – PS plechu a PS pěny. Tento polotovar se široce používá k výrobě finálních výrobků pro různé segmenty koncového trhu.

Polystyrenový plech

PS se široce používá k výrobě vysoce nárazových styrenových desek, které se dále používají k výrobě modelů, prototypů, značek, displejů, krytů a dalších. Tyto desky jsou levným materiálem a používají se pro všeobecné použití. PS desky jsou upřednostňovány před jinou formou desek pro různé výrobky, protože jsou:

• Voděodolné do vysoké hustoty
• Nízká hmotnost
• Citlivé na teplotu
• Trvanlivé
• Nezávadné
• Nezávadné
• .toxický a bez zápachu
• Vynikající tvářecí vlastnosti
• Rozměrově stabilní &nízká nasákavost
• Tepelně &elektronicky utěsnitelný
• Hospodárný

PS plechy – Fyzikální vlastnosti

• Teplota tváření: Maximální teplota: 325°F až 350°F
• Maximální teplota: 180°F
• Splňuje normy FDA
• Neprůhledný s matným povrchem
• Standardní rozměr prodávaných listů – 40″ x 72

Polystyrenová pěna

PS pěna je další formou polotovaru z polymeru, který se dále používá k výrobě spotřebních výrobků pro koncový segment. PS pěny obsahují 95-98 % vzduchu. Jsou dobrými tepelnými izolanty, a proto se hojně používají jako stavební izolační materiál.

Díky tlumicí vlastnosti je PS pěna velmi vhodná pro obalový průmysl. PS se v obalovém průmyslu používá ve velmi širokém měřítku.

Vhodné vlastnosti a nízká cena plastové pěny se ukazují jako silná konkurence pro ostatní formy polymerů používaných v obalovém průmyslu. PS pěny se také používají ve stavebnictví pro stavbu nenosných architektonických odvětví, jako jsou okrasné sloupy.

Obecné vlastnosti PS pěny

• Lehká a přenosná,
• snadno recyklovatelná,
• Může být snadno laminována epoxidovou pryskyřicí,
• PS pěny mají vysokou tepelnou izolaci,
• Jsou ideální pro venkovní/vnitřní práce,
• Odolné vůči vlhkosti a stlačení,
• Nízká cena a vysoká odolnost
• Vyrábí se v různých tvarech, velikostech a kompresních materiálech.

PS pěny se běžně vyrábějí ve dvou různých formách:

A. Expandovaný polystyren (EPS)

EPS je druh tuhé, houževnaté a uzavřené pěny. Obvykle má bílý vzhled a vyrábí se z předexpandovaných PS kuliček. EPS je jednou z nejčastěji používaných PS pěn v každodenním životě. Bílá pěna se běžně používá pro horké nápoje, v chladničkách, izolaci a obalech atd.

Materiál EPS je levný a lehký (15-30 kg na metr krychlový) Časem neztrácí své základní vlastnosti a je zcela recyklovatelný a znovu používaný, aby se zachovala ekologická rovnováha.

Díky svým příznivým technickým a fyzikálním vlastnostem, jako je nízká hmotnost, tuhost a tvarovatelnost, se EPS dostává do použití pro širokou škálu aplikací. Používá se dokonce k výrobě tvarovaných desek, které se používají jako stavební izolace a obalové materiály

B. Extrudovaný polystyren (XPS)

XPS je další forma pěny, která nabízí lepší drsnost povrchu a vyšší tuhost při snížené tepelné vodivosti. Hustota se pohybuje v rozmezí přibližně 28-45 kg/m3. Má téměř stejné chemické složení jako EPS, ale vyrábí se jinou technologií. EPS se dodává ve třech základních barvách růžové, modré a zelené atd. Běžně se používá k výrobě demonstračních panelů a v oblasti stavebnictví.

Všeobecné použití polystyrenu

Používá se v různých odvětvích pro konečné uživatele k výrobě řady zboží v různých formách. Stal se nejčastěji používaným polymerem v různých průmyslových odvětvích, například:

Spotřebiče – používá se v řadě spotřebičů, jako jsou chladničky, klimatizace, trouby, mikrovlnné trouby, vysavače a mixéry atd. Pro výrobu těchto spotřebičů se široce používá v pevné nebo pěnové formě, protože je inertní (nereaguje s materiály), cenově výhodný a má dlouhou životnost.

Automobilový průmysl – PS (pevný i pěnový) se používá při výrobě mnoha automobilových dílů, včetně knoflíků, přístrojových desek, obložení, dveřních panelů pohlcujících energii a dokonce i pěny tlumící zvuk.

Elektronika – Používá se pro kryty a také v dalších částech televizorů, počítačů a různých typů IT zařízení, kde se vyžaduje kombinace tvaru, funkce a estetiky

Potravinářství – PS zaujímá ve srovnání s konkurencí významný podíl v odvětví obalů. Je široce používána při balení potravin, protože lépe izoluje, udržuje potraviny dlouho čerstvé a je cenově výhodná.

Izolace – Lehká PS pěna se osvědčuje jako vynikající tepelná izolace v řadě aplikací, jako jsou stěny budov, střešní krytiny, chladicí a mrazicí zařízení, a dokonce i v průmyslových chladírnách. Pro izolaci se upřednostňuje, protože je inertnější, trvanlivější a odolnější vůči poškození vodou.

Medicína – Díky své průhlednosti a snadné sterilizaci se PS používá pro širokou škálu lékařských použití, včetně zásobníků na tkáňové kultury, zkumavek, Petriho misek, diagnostických komponent a dalších testovacích lékařských přístrojů.

Obaly – Jedná se o velmi používaný a preferovaný materiál v oblasti obalů. Široce se používá k ochraně spotřebních výrobků, jako jsou obaly na CD a DVD, pěnový obalový arašíd pro přepravu zboží, obaly na spotřební materiál, tácky na maso a drůbež a také obaly na vejce atd. Jsou vhodným materiálem pro balení, protože chrání zboží před poškozením a zkažením.

Nevýhody PS plastů

Přestože se jedná o nejpoužívanější termoplast a je také upřednostňován před ostatními konkurenty pro řadu použití, stále má určitá omezení v použití, kterými jsou:

• Je hořlavý, ale jsou k dispozici i retardované druhy.
• Jsou špatně odolné vůči rozpouštědlům a může na ně působit řada chemikálií.
• Homopolymery jsou ve své podstatě křehké.
• Podléhají namáhání a praskání vlivem prostředí.
• Mají špatnou tepelnou stabilitu.

Recyklace PS plastů

Obvykle se nepřijímají do obrubníkového sběru v recyklačních centrech. K recyklaci PS se využívají různá střediska a techniky. V některých zemích, například v Německu, existuje zákon, který vyžaduje, aby výrobci zcela převzali odpovědnost za recyklaci nebo likvidaci veškerých obalových materiálů z PS, které prodávají.

Recyklace těchto plastových výrobků vyžaduje vysoké investice do zřízení kompaktorů a logistických systémů k provedení procesu. Recyklovaná forma materiálu se používá s nově vyrobenými PS materiály k výrobě PS desek a pěn.

Podrobně recyklovaný PS odpad lze použít k výrobě výrobků, jako jsou oděvy, věšáky, parkové lavičky, květináče, hračky, pravítka, těla sešívaček, nádoby na sazenice, rámy na obrazy a architektonické výlisky z atd.

.