Polystyreen (PS): Productie, Markt, Prijs en Eigenschappen

Wat is Polystyreen (PS)?

Het is een synthetisch polymeer gemaakt van het monomeer styreen. PS wordt gemaakt door polymerisatie van styreen, een soort bouwsteenmateriaal dat wordt gebruikt voor de productie van een verscheidenheid aan plastic producten. Het komt ook in de natuur voor (aardbeien, kaneel, koffie en bier).

Dit plastic polymeer is een natuurlijke doorzichtige thermoplast die zowel in vaste vorm als in de vorm van een stijf schuimmateriaal verkrijgbaar is. Over het algemeen gebruikt PS materiaal is duidelijk, hard en bros in properties.

Het is algemeen gebruikt plastic om een verscheidenheid van eind segmentproducten te produceren. De vaste vorm van kunststof wordt veel gebruikt om producten te maken die helder moeten zijn. Deze worden vaak gebruikt met een combinatie van kleurstoffen, additieven en andere vormen van kunststoffen om goederen te produceren zoals elektronische apparaten, auto-onderdelen, tuinpotten, apparatuur enz.

PS wordt gemaakt van schuimmateriaal en wordt aangeduid als geëxpandeerd polystyreen (EPS) of geëxtrudeerd polystyreen (XPS), dat bekend staat om zijn isolerende en dempende eigenschappen.

De vaste vorm van dit materiaal wordt gewoonlijk gebruikt voor medische hulpmiddelen (reageerbuisjes, petrischaaltjes, enz.) of voor alledaagse voorwerpen zoals rookmelders, CD’s, voedselcontainers, koffiekopjes, enz. De schuimvorm van het polymeer wordt algemeen gebruikt als verpakkingsmateriaal voor een verscheidenheid van producten.

Polystyreen Prijsontwikkeling

Productie van Polystyreen

Het wordt geproduceerd zoals andere plastic polymeren door een polymerisatieproces. Dit polymeer ontstaat wanneer de styreenmonomeren zich tijdens de polymerisatie met elkaar verbinden.

In dit proces breekt de koolstof-IT-binding van de vinylgroep af en vormt een nieuwe koolstofbinding, die zich verder bindt aan de koolstof van een ander styreenmonomeer in de keten. De nieuw gevormde binding is veel sterker dan de vorige, zodat het moeilijk wordt het polymeer te de-polymeriseren.

Het wordt voornamelijk in twee verschillende vormen geproduceerd:

Atactisch Polystyreen

Dit is commercieel gezien een belangrijke vorm van PS die wordt geproduceerd. Voor de productie van atactisch PS worden de fenylgroepen willekeurig verdeeld aan beide zijden van de polymeerketen. Deze willekeurige positionering voorkomt dat de ketens op één lijn liggen en zorgt voor voldoende regelmaat om de gewenste kristalliniteit te bereiken. Dit plastic polymeer heeft een glasovergangstemperatuur van 90° C en het polymerisatieproces wordt sterk geïnitieerd door vrije radicalen.

Syndiotactisch Polystyreen

Om syndiotactisch PS te produceren wordt het “Ziegler-Natta polymerisatie”-proces gebruikt. Bij dit polymerisatieproces worden de fenylgroepen aan de afwisselende zijden van de koolwaterstofruggengraat geplaatst. Dit is een zeer kristallijne vorm van PS-polymeer die wordt geproduceerd met een overgangstemperatuur van 270° C. Deze soorten PS worden momenteel onder de merknaam XAREC geproduceerd door Idemitsu Corporation met behulp van een metalloceen katalysator voor de polymerisatiereactie.

Bij de produktie van polymeer worden over het algemeen vier polymerisatieprocessen en drie schuimmethoden in gebruik genomen. De aanvankelijk gebruikte drie processen zijn Mass Suspension, Emulsion en Solution Polymerization. De laatste is- gesloten vormschuimen van EPS, extrusie van EPS en directe injectie-extrusie van GPPS.

Wereldwijde productiecapaciteit van polystyreen

De wereldwijde PS-capaciteit in 2016 was 14,7 miljoen ton. China was het toonaangevende land met de hoogste productiecapaciteit. Azië is de leidende regio die goed is voor het grootste deel van de wereldwijde productiecapaciteit van het polymeer. Het bezette 55,1% van de productiecapaciteit.

De Aziatische regio is de grootste markt voor de PS-kunststoffen is ook verantwoordelijk voor meer dan de helft van de wereldwijde productiecapaciteit. De op een na grootste regio is Noord-Amerika, goed voor 17%, gevolgd door Europa met 16,3%.

Global Market Forecast for Polystyrene

Voorspeld wordt dat de markt voor PS tegen 2020 met meer dan 28 miljard US$ zal groeien. De markt was ongeveer 24 miljard dollar in 2016 en zal in 2020 28 miljard dollar overschrijden, volgens de analyse van de industrie. PS plastic markt is snel gegroeid sinds de laatste paar jaar en zal naar verwachting ook in de komende jaren toenemen.

PS is een veelzijdige kunststof met een aantal toepassingen in verschillende eindsegmentmarkten. PS wordt op grote schaal gebruikt voor de productie van consumentenproducten voor dagelijks gebruik, zoals koelkasten, airconditioners, televisies, computers en wegwerpgerei (schuimbekers, -borden en -kommen).

Marktdrivers

De belangrijkste factoren die de PS-markt stimuleren, zijn bevolkingsgroei, toenemende verstedelijking en industrialisatie, en een hoger inkomen van de middenklasse.

De verpakkings- en elektronicasector zijn twee belangrijke prominente sectoren waarin de vraag naar PS de afgelopen jaren is gegroeid en waarvan ook wordt verwacht dat ze de groei van de wereldwijde PS-markt verder zullen stimuleren.

Regionale vooruitzichten

China zal naar verwachting de grootste markt voor PS zijn voor het jaar (2016-17), gevolgd door andere opkomende economieën in de Aziatische-Pacifische regio’s.Hoewel de Aziatisch-Pacifische landen wereldwijd de grootste consumenten van PS zijn, wordt ook van andere landen zoals Afrika, Europa en Zuid-Amerika verwacht dat de vraag in de komende jaren zal toenemen.

Beperkingen

Het is ook onderworpen aan bepaalde beperkingen in de voorspelde periode, zoals fluctuerende grondstofprijzen (benzeen, styreenmonomeer enz.). Verwijderingsproblemen in verband met dit materiaal en zijn negatieve schrootwaarde kunnen ook de groei van de markt belemmeren.

Geidende spelers

De belangrijkste PS-spelers op de wereldmarkt zijn BASF SE (Duitsland), Styrosolution Group (Duitsland), Videolar S/A. (Sao Paulo), SABIC (Saoedi-Arabië), en Formosa Plastic Corporation (Taiwan) onder alle andere fabrikanten.

Geschiedenis van PS polymeer

Het werd aanvankelijk ontdekt door Eduard Simon, een apotheker van Berlijn. Uit storax, de hars van de Turkse gomboom Liquidambar, werd een olieachtige substantie gedistilleerd die styrol werd genoemd. Na enkele dagen ontdekte Simon dat de uit monomeer geproduceerde styrol door oxidatie was ingedikt tot een geleivorm die hij “Styroloxyd” noemde.

In 1845 stelden de scheikundige John Blyth en een andere Duitse scheikundige August Wilhelm Von Hofmann dezelfde transformatie van styrol voor in afwezigheid van zuurstof. Deze stof werd “metastyrol” genoemd. Later bleek uit de analyse dat de chemische eigenschappen van beide stoffen dezelfde zijn.

Daarnaast analyseerde Marcelin Berthelot in 1866 terecht de vorming van metastyrol uit styrol door het proces van polymerisatie.

Na 80 jaar tijdsverschil, op basis van het proefschrift van de Duitse organisch chemicus “Hermann Staudinger (1881-1965),” werd ontdekt dat de verhitting van styrol resulteert in een kettingreactie die verscheidene macromoleculen produceert die als PS plastics.

Eigenschappen van PS Plastics

Het is een veelzijdige vorm van kunststof die wordt gebruikt om een verscheidenheid van eindsegment plastic producten te maken. PS-polymeer is een helder, amorf, apolair soort materiaal dat gemakkelijk kan worden verwerkt en omgezet in een groot aantal halffabrikaten, zoals schuim, films en vellen. In termen van volume is het een van de grootste gebruikte kunststoffen vanwege zijn eigenschappen zoals:

• Het heeft een hoge slagvastheid en hittebestendigheid.
• Deze polymeren zijn een goede elektrische isolator met een uitstekende optische helderheid.
• PS heeft een sterke chemische weerstand tegen verdunde zuren en basen.
• Het is een viskeuze vloeistof boven zijn glastemperatuur die gemakkelijke fabricage in een groot aantal afgewerkte goederen mogelijk maakt.
• Ze zijn gemakkelijk uitzetbaar en laten goede stroming toe.
• Deze materialen zijn sterk brandvertragend van aard.

Fysische eigenschappen van PS

• Chemische formule gebruikt voor PS is (C8H8)n
• Dichtheid- 0.96-1.04 g/cm3
• Smeltpunt is ~ 240 °C (464 °F; 513 K) Voor Isotactisch PS
• Oplosbaarheid in water-onoplosbaar
• Oplosbaarheid-Niet oplosbaar in aceton
• Thermische geleidbaarheid van polymeer is 0.033 W/ (M-K) (schuim, ρ 0,05 g/cm3)
• Brekingsindex is 1,6; diëlektrische constante 2,6 (1 kHz – 1 GHz)

Verschillende kwaliteiten PS-kunststof

PS wordt gerekend tot een van de belangrijkste en meest gebruikte basiskunststoffen op de markt. Het productievolume van PS en styreencopolymeren bedraagt wereldwijd enkele miljoenen tonnen per jaar.

Het wordt wereldwijd verkocht onder verschillende handelsnamen zoals (Styrofoam, Styropor, Styron, Carinex, Styro-Flex, Cellofoam, Depron XPS, Fostarene, Styraclear, Lustrex1, SABIC PS, en INEOS Styrenics).

In het algemeen zijn deze polymeren verkrijgbaar in drie belangrijke verschillende kwaliteiten die zijn:

GPPS

GPPS ook wel aangeduid als Crystal-clear PS. Deze vorm van kunststoffen is volledig doorzichtig, stijf en is gewoonlijk goedkoop PS gemaakt van styreenmonomeer. GPPS is een vaste vorm van PS die wordt vervaardigd in de vorm van PS-korrels van 2-5 mm.

HIPS

High impact PS bevat gewoonlijk 5 tot 10% rubber (butadieen) en is bestemd voor de vervaardiging van producten die een hogere slagvastheid vereisen. HIPS PS is gewoonlijk een soort entcopolymeer met PS als zijarmen. Het entproces vindt plaats wanneer een of ander radicaal reageert met de dubbele binding van poly-butadieen.

EPS

Deze kunststofsoort bestaat uit micro-pellets of -korrels die een blaasmiddel bevatten (meestal pentaan). EPS of Foamed PS is thermisch isolerend met hoge schokweerstand en gemakkelijke processing.

Toepassingen van PS Plastics

Het is een goedkope en gemakkelijk beschikbare vorm van het polymeer. Het wordt gebruikt voor vele toepassingen zoals elektronica, medisch, optisch, auto-onderdelen, en verpakking van verbruiksgoederen. Een groot aantal goederen die met PS worden vervaardigd, worden gevormd door spuitgieten, onder meer eetgerei, kopjes, CD-hoesjes, cosmetische verpakkingen en omhulsels enz.

Het wordt vooral gebruikt voor de vervaardiging van twee soorten halffabrikaten – PS-blad en PS-schuim. Dit halffabrikaat wordt wijd gebruikt om eindproducten voor een verscheidenheid van eindmarktsegmenten te produceren.

Polystyreen Sheet

PS wordt wijd gebruikt om hoge effect styreenplaten te produceren die verder voor het produceren van modellen, prototypen, tekens, vertoningen, bijlagen en meer worden gebruikt. Deze bladen zijn goedkoop materiaal en gebruikt voor algemeen doelgebruik. PS vellen hebben de voorkeur boven een andere vorm van vellen voor een verscheidenheid van producten als ze zijn:

• Water Bestand tegen hoge dichtheid
• Light Weight
• Temperature sensitive
• Durable
• Non-giftig en geurloos
• Uitstekende vormende eigenschappen
• Dimensionaal stabiele & lage waterabsorptie
• Hitte & elektronisch verzegelbaar
• Economical

PS- Bladen – Fysieke eigenschappen

• Vormende temperatuur: 325°F tot 350°F
• Maximumtemperatuur: 180°F
• Voldoet FDA aan normen
• Opaque met mat eindigt
• Standaardgrootte van verkochte bladen 40″ x 72

Polystyreenschuim

PS het schuim is een andere vorm van het halffabrikaatgoed van het polymeer dat verder wordt gebruikt om eindproducten van de segmentconsument te produceren. PS-schuim bestaat voor 95-98% uit lucht. Zij zijn goede warmte-isolatoren en worden daarom op grote schaal gebruikt als isolatiemateriaal voor de bouw.

De dempende eigenschap van PS-schuim maakt het zeer geschikt voor de verpakkingsindustrie. PS wordt op zeer grote schaal in de verpakkingsindustrie gebruikt.

De geschikte eigenschappen en lage kosten van kunststofschuim blijken een sterke concurrent te zijn voor andere vormen van polymeren die in de verpakkingsindustrie worden gebruikt. PS-schuim wordt ook gebruikt in de bouwsector voor de bouw van niet-gewichtdragende architecturale sectoren zoals sierzuilen.

Algemene eigenschappen van PS Foam

• Lichtgewicht en draagbaar,
• Gemakkelijk recycleerbaar,
• Kan gemakkelijk worden gelamineerd met epoxyhars,
• PS-schuimen hebben een hoge thermische isolatie,
• Het is ideaal voor openlucht/binnen werken,
• Bestand tegen vochtigheid en compressie,
• Lage prijs en hoogst duurzaam
• Vervaardigd in verschillende vormen, grootte, en compressiematerialen.

PS-schuimen worden gewoonlijk in twee verschillende vormen geproduceerd:

A. Geëxpandeerd polystyreen (EPS)

EPS is een soort stijf, taai en gesloten schuim. Het ziet er meestal wit uit en wordt geproduceerd uit voorgevouwen PS-korrels. EPS is een van de meest gebruikte PS-schuimen in het dagelijks leven. Het witte schuim wordt algemeen gebruikt voor warme dranken, in koelkasten, isolatie, en verpakking enz.

EPS materiaal is goedkoop en licht (15-30 kg per kubieke meter) Het verliest zijn fundamentele eigenschap niet met de tijd en wordt volledig gerecycleerd en opnieuw gebruikt om milieu balance.

Dankzij zijn gunstige technische en fysische eigenschappen zoals laag gewicht, stijfheid, en vervormbaarheid, wordt EPS in gebruik genomen voor een brede waaier van toepassingen. Het wordt zelfs gebruikt voor de productie van voorgevormde platen die worden gebruikt voor bouwisolatie en verpakkingsmaterialen

B. Geëxtrudeerd polystyreen (XPS)

XPS is een andere vorm van een schuim dat een betere oppervlakteruwheid en een hogere stijfheid biedt met een lager warmtegeleidingsvermogen. De dichtheid bedraagt ongeveer 28-45 kg/m3. Het heeft bijna dezelfde chemische samenstelling als EPS, maar wordt met een andere technologie geproduceerd. EPS is verkrijgbaar in drie basiskleuren: roze, blauw, groen enz. Het wordt algemeen gebruikt voor de vervaardiging van demonstratiepanelen en in de bouw.

Algemeen gebruik van polystyreen

Het is van toepassing op een verscheidenheid van eindgebruikersindustrieën voor de productie van een aantal goederen in verschillende vormen. Het is het meest gebruikte polymeer in diverse industrieën geworden zoals:

Toestellen – Het wordt gebruikt in een aantal toestellen zoals koelkasten, airconditioners, ovens, magnetrons, stofzuigers, en mixers enz. Het wordt in vaste of schuimvorm op grote schaal gebruikt voor de fabricage van deze apparaten omdat het inert is (reageert niet met materialen), kosteneffectief en duurzaam.

Automotive – PS (vast en schuim) wordt gebruikt bij de productie van veel auto-onderdelen, waaronder knoppen, instrumentenpanelen, bekleding, energie-absorberende deurpanelen en zelfs geluiddempende schuim.

Elektronica – Het wordt gebruikt voor de behuizing en ook in andere onderdelen van televisies, computers en verschillende soorten IT-apparatuur, waar een combinatie van vorm, functie en esthetiek vereist is

Food Service – PS heeft een belangrijk aandeel in de verpakkingssector in vergelijking met zijn concurrenten. Het wordt veel gebruikt voor de verpakking van levensmiddelen omdat het beter isoleert, levensmiddelen lang vers houdt en kosteneffectief is.

Insulation – Lichtgewicht PS-schuim blijkt een uitstekende thermische isolatie te zijn in een aantal toepassingen, zoals bouwmuren, dakbedekking, koeling, diepvriezers en zelfs in industriële koelhuizen. Het heeft de voorkeur voor isolatie omdat het meer inert, duurzaam en bestand tegen waterschade is.

Medisch – Vanwege de duidelijkheid en het gemak van sterilisatie, wordt PS gebruikt voor een breed scala van medische toepassingen, waaronder weefselkweekplaten, reageerbuizen, petrischalen, diagnostische componenten en andere testen van medische hulpmiddelen.

Verpakkingen- Het is zeer gebruikt en geprefereerd materiaal in de verpakkingssector. Het wordt op grote schaal gebruikt voor de bescherming van consumentenproducten zoals CD-en DVD-hoesjes, schuim verpakking pinda voor het verzenden van goederen, verbruiksgoederen verpakking, vlees en gevogelte trays en ook eierdoosjes etc. Zij zijn een geschikt materiaal voor verpakking als beschermen goederen tegen schade en bederf.

Nadelen Van PS Plastics

Hoewel het de meest gebruikte thermoplastische is en ook de voorkeur boven andere concurrenten voor een aantal toepassingen, heeft nog bepaalde beperkingen in gebruik die zijn:

• Het is brandbaar, maar de vertraagde rangen zijn ook beschikbaar.
• Zij zijn slecht bestand tegen oplosmiddelen en kunnen door vele chemicaliën worden aangetast.
• Homo-polymeren zijn bros van aard.
• Zij zijn onderhevig aan spanning en barsten door de omgeving.
• Zij hebben een slechte thermische stabiliteit.

Recycling van PS Plastics

Usually, wordt het niet geaccepteerd in de inzameling aan de kant van de recyclingcentra. Voor de recycling van PS worden verschillende centra en technieken gebruikt. In bepaalde landen, zoals Duitsland, is er een wet die de fabrikanten verplicht om de volledige verantwoordelijkheid op zich te nemen voor het recyclen of verwijderen van PS verpakkingsmateriaal dat zij verkopen.

Het recyclen van deze plastic producten vereist een hoge investering om persen en logistieke systemen op te zetten om het proces uit te voeren. De gerecyclede vorm van materiaal wordt gebruikt met nieuw geproduceerde PS-materialen om PS-platen en -schuim te produceren.

Afzonderlijk gerecycled PS-schroot kan worden gebruikt voor de productie van producten zoals kleding, kleerhangers, parkbankjes, bloempotten, speelgoed, linialen, nietmachinehuisjes, zaailingcontainers, fotolijstjes en architectonisch lijstwerk van enz.