Polistirolo (PS): Produzione, mercato, prezzo e proprietà

Che cos’è il polistirene (PS)?

È un polimero sintetico fatto di stirene monomero. Il PS si ottiene dalla polimerizzazione dello stirene, che è un tipo di materiale da costruzione usato per produrre una varietà di prodotti di plastica. Si trova anche in natura (fragole, cannella, caffè e birra).

Questo polimero plastico è una termoplastica naturale trasparente che è disponibile sia in forme solide che in materiale espanso rigido. Il materiale PS generalmente usato è chiaro, duro e fragile nelle proprietà.

E’ una plastica comunemente usata per produrre una varietà di prodotti del segmento finale. La forma solida della plastica è ampiamente utilizzata per produrre prodotti che richiedono chiarezza. Questi sono spesso utilizzati con una combinazione di coloranti, additivi e altre forme di plastica per produrre beni come apparecchi elettronici, parti di automobili, vasi da giardinaggio, attrezzature ecc.

PS è fatto di materiale espanso ed è definito come polistirene espanso (EPS) o polistirene estruso (XPS) che è noto per le sue proprietà isolanti e ammortizzanti.

La forma solida di questo materiale è comunemente usata per applicazioni di dispositivi medici (provette, piastre di Petri ecc.) o per oggetti quotidiani come rivelatori di fumo, CD, contenitori per alimenti, tazze da caffè ecc. La forma di schiuma del polimero è comunemente usata come materiale da imballaggio per una varietà di prodotti.

Tendenza dei prezzi del polistirene

Produzione del polistirene

E’ prodotto come altri polimeri plastici attraverso un processo di polimerizzazione. Questo polimero risulta quando i monomeri di stirene si interconnettono tra loro durante la polimerizzazione.

In questo processo il legame carbonio IT del gruppo vinilico si rompe e forma un nuovo legame carbonio, attaccandosi ulteriormente al carbonio di un altro monomero di stirene nella catena. Il nuovo legame formato è molto più forte dell’ultimo, ecco perché diventa difficile depolimerizzare il polimero.

E’ prodotto principalmente in due forme diverse:

Polistirene atattico

Questo è commercialmente una forma importante di PS prodotto. Per produrre il PS atattico i gruppi fenilici sono distribuiti in modo casuale su entrambi i lati della catena polimerica. Questo posizionamento casuale impedisce alle catene di allinearsi e fornisce una quantità sufficiente di regolarità per ottenere la cristallinità desiderata. Questo polimero plastico ha una temperatura di transizione vetrosa di 90° C e il processo di polimerizzazione è fortemente iniziato dai radicali liberi.

Polistirene sindiotattico

Per produrre PS sindiotattico si usa il processo di “polimerizzazione Ziegler-Natta”. In questo processo di polimerizzazione, i gruppi fenili sono posizionati sui lati alternati della spina dorsale dell’idrocarburo. Questa è una forma altamente cristallina di polimero PS prodotta con una temperatura di transizione di 270° C. Questi tipi di PS sono attualmente prodotti sotto il marchio XAREC da Idemitsu Corporation utilizzando un catalizzatore metallocenico per la reazione di polimerizzazione.

Nella produzione del polimero in generale, vengono utilizzati quattro processi di polimerizzazione e tre metodi di schiumatura. I tre processi usati inizialmente sono la sospensione di massa, l’emulsione e la polimerizzazione in soluzione. L’ultimo è la schiumatura a stampo chiuso dell’EPS, l’estrusione dell’EPS e l’estrusione a iniezione diretta del GPPS.

Capacità di produzione globale di polistirene

La capacità globale di PS nel 2016 era di 14,7 milioni di tonnellate. La Cina era il paese leader con la più alta capacità di produzione. L’Asia è la regione leader che rappresenta la quota maggiore della capacità di produzione globale del polimero. Ha occupato il 55,1% della capacità di produzione.

La regione asiatica è il più grande mercato per la plastica PS è anche responsabile di più della metà della capacità di produzione globale. La seconda regione più grande è il Nord America con il 17% seguita dall’Europa con il 16,3%.

Previsione del mercato globale del polistirene

Si prevede che il mercato del PS crescerà più di 28 miliardi di dollari entro il 2020. Il mercato era di circa 24 miliardi di dollari nel 2016 e supererà i 28 miliardi di dollari entro il 2020, secondo l’analisi del settore. Il mercato della plastica PS sta crescendo rapidamente dagli ultimi anni e si prevede che aumenterà anche nei prossimi anni.

PS è una plastica versatile con una serie di usi in diversi mercati di segmento finale. PS è ampiamente utilizzato per produrre prodotti di consumo di uso quotidiano come frigoriferi, condizionatori d’aria, televisori, computer e utensili monouso (tazze, piatti e ciotole in schiuma).

I fattori principali che guidano il mercato PS sono la crescita della popolazione, la crescente urbanizzazione e industrializzazione, l’aumento del reddito della classe media.

Il settore dell’imballaggio e dell’elettronica sono due settori importanti che hanno visto la crescita della domanda di PS negli ultimi anni e sono anche previsti per alimentare ulteriormente la crescita del mercato globale PS.

Regional Outlook

La Cina dovrebbe essere il più grande mercato di PS per l’anno (2016-17) che è seguito da altre economie emergenti nelle regioni dell’Asia-Pacifico.Anche se i paesi dell’Asia-Pacifico sono i più grandi consumatori di PS in tutto il mondo, ma ancora altri paesi come l’Africa, l’Europa e il Sud America dovrebbero avere una maggiore domanda nei prossimi anni.

Constraints

È anche soggetto ad alcune restrizioni nel periodo previsto, come la fluttuazione dei prezzi delle materie prime (benzene, stirene monomero ecc). I problemi di smaltimento relativi a questo materiale e il suo valore di scarto negativo possono anche ostacolare la crescita del mercato.

Giocatori leader

I principali giocatori di PS nel mercato globale sono BASF SE (Germania), Styrosolution Group (Germania), Videolar S/A. (San Paolo), SABIC (Arabia Saudita) e Formosa Plastic Corporation (Taiwan) tra tutti gli altri produttori.

Storia del polimero PS

È stato inizialmente scoperto da Eduard Simon, un farmacista di Berlino. Dallo storace, la resina dell’albero turco della gomma dolce Liquidambar, distillò un tipo di sostanza oleosa chiamata stirolo. Dopo pochi giorni dalla scoperta, Simon scoprì che lo stirolo prodotto dal monomero si è addensato a causa dell’ossidazione in una forma gelatinosa che chiamò “Styroloxyd”.

Nel 1845 il chimico John Blyth e un altro chimico tedesco August Wilhelm Von Hofmann rappresentarono la stessa trasformazione dello stirolo in assenza di ossigeno. Questa sostanza fu chiamata “metastilo”. Più tardi, l’analisi ha mostrato che le proprietà chimiche di entrambe le sostanze prodotte sono le stesse.

Più tardi, nel 1866, Marcelin Berthelot ha giustamente analizzato la formazione di metatirolo/dining dallo stirolo attraverso il processo di polimerizzazione.

Dopo 80 anni di distanza, sulla base della tesi del chimico organico tedesco “Hermann Staudinger (1881-1965)”, fu scoperto che il riscaldamento dello stirolo provoca una reazione a catena che produce diverse macromolecole chiamate plastiche PS.

Proprietà delle plastiche PS

È una forma versatile di plastica usata per fare una varietà di prodotti plastici del segmento finale. Il polimero PS è un tipo di materiale chiaro, amorfo e non polare che può essere facilmente lavorato e convertito in un gran numero di prodotti semilavorati come schiume, film e fogli. In termini di volume, è una delle plastiche più usate grazie alle sue proprietà come:

• Ha un’alta resistenza all’impatto e al calore.
• Questi polimeri sono un buon isolante elettrico con un’eccellente chiarezza ottica.
• PS ha una forte resistenza chimica agli acidi e alle basi diluite.
• È un liquido viscoso al di sopra della sua temperatura di vetro che permette una facile fabbricazione in un gran numero di prodotti finiti.
• Sono facilmente espandibili e permettono un buon flusso.
• Questi materiali sono fortemente ritardanti di fiamma in natura.

Proprietà fisiche di PS

• La formula chimica usata per PS è (C8H8)n
• Densità – 0,96-1.04 g/cm3
• Punto di fusione è ~ 240 °C (464 °F; 513 K) Per PS isotattico
• Solubilità in acqua-insolubile
• Solubilità-Non solubile in acetone
• Conducibilità termica del polimero è 0.033 W/ (M-K) (schiuma, ρ 0,05 g/cm3)
• L’indice di rifrazione è 1,6; costante dielettrica 2,6 (1 kHz – 1 GHz)

Diversi gradi di plastica PS

PS è annoverato tra una delle materie plastiche più importanti e ampiamente utilizzate sul mercato. Il volume di produzione di PS e dei copolimeri stirenici è di diversi milioni di tonnellate all’anno a livello globale.

Si vende sotto diversi nomi commerciali come (Styrofoam, Styropor, Styron, Carinex, Styro-Flex, Cellofoam, Depron XPS, Fostarene, Styraclear, Lustrex1, SABIC PS e INEOS Styrenics) a livello globale.

In generale, questi polimeri sono disponibili in tre importanti gradi diversi che sono:

GPPS

GPPS chiamato anche PS cristallino. Questa forma di plastica è completamente trasparente, rigida e di solito è PS a basso costo fatto da stirene monomero. GPPS è una forma solida di PS prodotta in forma di pellet di 2-5 mm.

HIPS

High impact PS contiene solitamente dal 5 al 10% di gomma (butadiene) ed è destinato alla produzione di prodotti che richiedono una maggiore resistenza agli urti. HIPS PS è di solito un tipo di copolimero ad innesto che ha PS come braccio laterale. Il processo di innesto avviene quando qualche radicale reagisce con il doppio legame del polibutadiene.

EPS

Questo tipo di plastica consiste in micropellet o perline contenenti un agente espandente (solitamente pentano). L’EPS o PS schiumato è termicamente isolante con un’alta resistenza agli urti e una facile lavorazione.

Applicazioni della plastica PS

È una forma economica e facilmente disponibile del polimero. È usato per molte applicazioni come l’elettronica, il settore medico, l’ottica, le parti automobilistiche e l’imballaggio dei materiali di consumo. Un gran numero di beni prodotti usando il PS sono formati dallo stampaggio a iniezione, compresi utensili da pranzo, tazze, custodie per CD, contenitori e coperture per cosmetici, ecc.

E’ principalmente usato per produrre due tipi di prodotti semilavorati: fogli di PS e schiuma di PS. Questo semilavorato è ampiamente utilizzato per produrre prodotti finali per una varietà di segmenti del mercato finale.

Foglio di polistirene

PS è ampiamente utilizzato per produrre fogli di stirene ad alto impatto che sono ulteriormente utilizzati per la produzione di modelli, prototipi, segni, display, custodie e altro. Questi fogli sono materiali a basso costo e utilizzati per usi generici. I fogli PS sono preferiti a un’altra forma di fogli per una varietà di prodotti in quanto sono:

• Resistente all’acqua ad alta densità
• Peso leggero
• Sensibile alla temperatura
• Durabile
• Non-tossico e inodore
• Eccellenti proprietà di formatura
• Dimensionalmente stabile & basso assorbimento d’acqua
• Calore & sigillabile elettronicamente
• Economico

Fogli PS – Proprietà fisiche

• Temperatura di formatura: 325°F a 350°F
• Temperatura massima: 180°F
• Rispetta i campioni della FDA
• Opaco con rivestimento opaco
• Dimensione standard degli strati venduti – 40″ x 72

Schiuma di polistirene

PS è un’altra forma del bene semifinito del polimero che più ulteriormente è usato per produrre i prodotti di consumo del segmento finale. Le schiume di PS comprendono il 95-98% di aria. Sono buoni isolanti termici, quindi sono ampiamente utilizzati come materiale isolante per l’edilizia.

La proprietà smorzante della schiuma di PS la rende molto adatta all’industria dell’imballaggio. PS è usato su larga scala nell’industria dell’imballaggio.

Le proprietà adatte e il basso costo della schiuma di plastica dimostrano di essere una forte concorrenza per altre forme di polimeri usati nell’industria dell’imballaggio. Le schiume di PS sono anche utilizzate nel settore dell’edilizia per la costruzione di settori architettonici non portanti come i pilastri ornamentali.

Proprietà generali della schiuma di PS

• Leggera e portatile,
• Facilmente riciclabile,
• Può essere facilmente laminata con resina epossidica,
• La schiuma di PS ha un alto isolamento termico,
• E’ ideale per lavori all’aperto/indoor,
• Resistente all’umidità e alla compressione,
• Prezzo basso e altamente durevole
• Prodotto in diverse forme, dimensioni e materiali di compressione.

Le schiumePS sono comunemente prodotte in due forme diverse:

A. Polistirene espanso (EPS)

EPS è un tipo di schiuma rigida, dura e chiusa. Di solito ha un aspetto bianco ed è prodotto da perline di PS pre-espanso. L’EPS è una delle schiume di PS più comunemente usate nella vita quotidiana. La schiuma bianca è comunemente usata per le bevande calde, nei frigoriferi, nell’isolamento e nell’imballaggio ecc.

Il materiale EPS è poco costoso e leggero (15-30 kg per metro cubo) Non perde la sua proprietà fondamentale con il tempo ed è completamente riciclato e riutilizzato per mantenere l’equilibrio ambientale.

A causa delle sue proprietà tecniche e fisiche favorevoli come il peso ridotto, la rigidità e la formabilità, l’EPS viene utilizzato per una vasta gamma di applicazioni. È anche usato per produrre fogli modellati che sono usati per l’isolamento degli edifici e per materiali da imballaggio

B. Polistirene estruso (XPS)

XPS è un’altra forma di schiuma che offre una migliore rugosità superficiale e una maggiore rigidità con una ridotta conducibilità termica. La gamma di densità è di circa 28-45 kg/m3. Ha quasi lo stesso tipo di composizione chimica dell’EPS, ma prodotto con un diverso tipo di tecnologia. L’EPS è disponibile in tre colori di base: rosa, blu e verde, ecc. È comunemente usato per la produzione di pannelli dimostrativi e nell’area di costruzione.

Usi generali del polistirene

È applicabile a una varietà di industrie utilizzatrici finali per produrre una serie di beni in forme diverse. È diventato il polimero più comunemente usato in varie industrie come:

Apparecchiature – È usato in una serie di elettrodomestici come frigoriferi, condizionatori d’aria, forni, microonde, aspirapolvere e frullatori ecc. È ampiamente utilizzato in forma solida o di schiuma per la produzione di questi elettrodomestici in quanto è inerte (non reagisce con i materiali), conveniente e di lunga durata.

Automotive – PS (solido e schiuma) è usato nella produzione di molte parti automobilistiche tra cui manopole, cruscotti, finiture, pannelli porta ad assorbimento di energia e anche schiuma fonoassorbente.

Elettronica – È usato per l’alloggiamento e anche in altre parti di televisori, computer e diversi tipi di apparecchiature IT, dove è richiesta una combinazione di forma, funzione ed estetica

Servizio alimentare – PS detiene una quota importante nel settore dell’imballaggio rispetto ai suoi concorrenti. È ampiamente utilizzato nell’imballaggio alimentare in quanto isola meglio, mantiene il cibo fresco per lungo tempo ed è conveniente.

Isolamento – La schiuma leggera di PS si dimostra un eccellente isolamento termico in una serie di applicazioni come le pareti degli edifici, i tetti, la refrigerazione, i congelatori e anche nelle celle frigorifere industriali. È preferito per l’isolamento in quanto è più inerte, durevole e resistente ai danni dell’acqua.

Medico – Grazie alla sua chiarezza e facilità di sterilizzazione, PS è utilizzato per una vasta gamma di usi medici tra cui vassoi per colture di tessuti, provette, capsule di Petri, componenti diagnostici e altri dispositivi medici di prova.

Imballaggio- È un materiale altamente utilizzato e preferito nel settore dell’imballaggio. È ampiamente utilizzato per proteggere i prodotti di consumo come le custodie di CD e DVD, l’arachide da imballaggio in schiuma per la spedizione di merci, l’imballaggio dei materiali di consumo, i vassoi per la carne e il pollame e anche i cartoni per le uova ecc. Sono un materiale adatto all’imballaggio per proteggere le merci dai danni e dal deterioramento.

Svantaggi della plastica PS

Anche se è la termoplastica più usata e anche preferita rispetto ad altri concorrenti per una serie di usi, ha ancora alcune limitazioni nell’uso che sono:

• È infiammabile, ma sono disponibili anche gradi ritardati.
• Sono poco resistenti ai solventi e potrebbero essere attaccati da molti prodotti chimici.
• Gli omo-polimeri sono fragili in natura.
• Soggetti a stress e cracking ambientale.
• Hanno scarsa stabilità termica.

Riciclaggio della plastica PS

Di solito, non è accettato nella raccolta differenziata nei centri di riciclaggio. Diversi centri e tecniche sono utilizzati per il riciclaggio del PS. In alcuni paesi come la Germania, c’è una legge che richiede ai produttori di assumersi completamente la responsabilità di riciclare o smaltire qualsiasi materiale da imballaggio in PS che vendono.

Il riciclaggio di questi prodotti di plastica richiede un’alta quantità di investimenti per allestire compattatori e sistemi logistici per realizzare il processo. La forma riciclata del materiale viene usata con materiali PS nuovi prodotti per produrre fogli e schiume PS.

I rottami PS riciclati singolarmente possono essere usati per produrre prodotti come vestiti, grucce, panchine da parco, vasi da fiori, giocattoli, righelli, corpi di cucitrici, contenitori per piantine, cornici e modanature architettoniche da ecc.

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