پلي استايرن يك پليمر مصنوعي معطر از مونومر استايرن (يك ماده پتروشيمي) مي‌باشد كه به سه نوع معمولي، مقاوم و انبساطي وجود دارد. پلي استايرن، پليمري است كه از مونومر استايرن ساخته شده است، هيدروكربن مايعي كه در واقع يكي از مشتقات نفتي است. در دماي اتاق، پلي استايرن به صورت جامد و البته انعطاف پذير است ولي در دماهاي بيشتر مي تواند ذوب شده و به صورت قالب هايي درآيد.
اين پليمر كاربردي در ساخت ساندويچ پانل ها كاربرد فراواني دارد و به عنوان يك عايق صوتي و حرارتي خوب در انواع ساندويچ پانل هاي سقفي و ديواري مورد استفاده قرار مي گيرد.
تاريخچه پلي استايرن
اولين بار پلي استايرن توسط ادوارد سايمون در سال ۱۸۳۹ كشف شد كه خودش نمي‌دانست چه مادهٔ با ارزشي كشف كرده. تهيه تجاري منومر استايرن و پليمريزاسيون آن به سال ۱۹۳۴ بر ميگردد كه كمپاني «داو» توانست استايرن را از فراورده‌هاي نفتي سنتز نمايد و سپس آن را پليمريزه كند. در همان زمان مشابه اين فرايند مراحل تكميلي خود را در آلمان غربي مي‌گذراند.
تجربيات به دست آمده از اين محصول در زمان جنگ جهاني دوم موجب گرديد تا در سال‌هاي بعد از جنگ، پلي استايرن نه تنها به عنوان يك عايق الكتريسيته گران‌قيمت شناخته نشود، بلكه به عنوان يك پلاستيك گرمانرم، ارزان و با خواص خوب معرفي شود. با طي گذر زمان و با انتشار تئوري‌هاي مختلف (از جمله تئوري هرمان استاودينگر در سال ۱۹۲۲ در مورد پليمر)، در نهايت شركت BASF در ابتداي سال ۱۹۵۰ يك فرايند دو مرحله‌اي براي توليد فوم پلي استايرن را گسترش داد.
در اين فرايند مرحله اول شامل تهيه دانه‌هاي حاوي توزيع يكنواخت عامل پف زا توسط روش پليمريزاسيون سوسپانسيوني مونومر استايرن بوده كه در مرحله دوم اين ماده در داخل يك قالب فرايند ميگردد. سهولت توليد محصول به هر شكل و اندازه از مزاياي اين روش بوده كه باعث توسعه آن شد. اين ماده اولين بار در سال ۱۹۵۰ توليد گرديد.
پلي استايرن از چه موادي ساخته مي شوند
از نظر شيميايي، پلي استيرن يك هيدروكربن طويل زنجير است كه در آن مراكز متغير كربني به گروه‌هاي فنيل (نامي كه به بنزن حلقه‌اي داده مي‌شود) متصل هستند . فرمول شيميايي پلي استايرن (n(C8H۸ مي‌باشد؛ اين ماده حاوي موله‌هاي عناصر شيمايي كربني و هيدروژن مي‌باشد. تركيب همين مواد است كه باعث مي شود پلي استايرن يكي از بهترين انتخاب ها براي لايه داخلي ساندويچ پانل ها باشد.
ويژگي‌هاي ماده توسط جذب كوتاه مدت وان در والسي بين زنجيرهاي پليمري تعيين مي‌شود. از آنجايي كه مولكول‌ها هيدروكربن‌هاي بلند-زنجيري هستند كه از هزاران اتم تشكيل مي‌شوند، نيروي كششي كلي بين مولكول‌ها بزرگ مي‌باشد. هنگام حرارت دادن (يا به سرعت بدشكل شدن به علت تركيب با ويژگي‌هاي ويسكوالاستيك viscoelastic و عايق حرارتي) زنجيره‌ها سازگاري بيشتري بدست آورده و از كنار يكديگر سر مي‌خورند.
اين سستي بين مولكولي (در مقابل قدرت بالاي بين مولكولي به علت استقامت هيدروكربني) حالت انعطاف‌پذيري و كشساني به اين ماده مي‌دهد. قابليت سيستم براي بدشكل شدن آن در دماي بالاتر از دماي تبديل شيشه‌اي اش، به پلي استرين (و بطوركلي پليمرهاي نرمش پذير در مقابل حرارت) اين امكان را مي‌دهد تا هنگام حرارت دادن به راحتي نرم شده و به شكل‌هاي گوناكون درآيد و بتوان ساندويچ پانل هايي با شكل ها و مدل هاي مختلف توليد نمود.
انواع پلي استايرن
پلي استايرن ها در كل به چهار دسته تقسيم مي شوند كه هر كدام از آن ها كاربرد هاي خاص خود را دارند:
GPPS يا پلي استايرن معمولي
HIPS يا پلي استايرن مقاوم
EPS يا پلي استايرن انبساطي
XPS يا پلي استايرن اكسترود شده
پلي استايرن معمولي (GPPS)
پلي استايرن معمولي كه به نام GPPS شناخته شده است كه كاربرد خاصي در توليد ساندويچ پانل ها ندارد و بيشتر جنبه مصارف عمومي را دارد و مورد استفاده بيشتر مردم مي باشد. همچنين بايد داراي خواص نظير مقاومت خوب در برابر حرارت، قدرت ضربه پذيري مناسب و سياليت خوبي در هنگام فرايند باشد. اين پلي استايرنها خواص دي الكتريكي و استحكام بالايي دارند به همين دليل در مصارف الكتريكي كاربرد بالايي دارند. نام تجاري اين محصول در بازار ايران كريستال مي‌باشد.
پلي استايرن معمولي به دليل اينكه بسيار شفاف است سهولت فرآيند پذيري ناشي از ساختار آمورف آن، مزاياي بالايي نسبت به ساير مواد پليمري دارد. و شكل ظاهري آن اين ماده را بسيار مطلوب كرده است.
كاربرد و مصارف پلي استايرن معمولي (GPPS)
پلي استايرن بيشتر در توليد ظروف مصرفي مثل بشقاب، ليوان و فنجان، كالاهاي مصرفي با مقاومت بالا همانند ظروف خانگي و قوطي‌ها ،براي توليد ظروف يك بارمصرف، وسايل الكترونيكي، بدنه ساعت، تلويزيون، راديو، لوازم ورزشي، اسباب بازي، عايق برودتي دربدنه يخچال‌ها، فريزرها و كالاهاي ويژه بسته بندي همانند جعبه هاي لوح فشرده و قاب‌هاي نازك و ظريف، ظروف بسته بندي ويژه مواد دارويي و … به كار مي‌رود.
همچنين به دليل خاصيت دي الكتريكي اين ماده، مي‌توان از آن در مصارف الكتريكي نيز استفاده نمود.
پلي استايرن مقاوم(HIPS)
پلي استايرن مقاوم را به نام اختصاري high-impact polystyrene) HIPS) در برابر ضربه مقاوم است و به همين دليل در ساخت ظروف و بدنهٔ لوازم خانگي كاربرد دارد. نام تجاري اين ماده در بازار ايران هايمپك مي‌باشد.
پلي استايرن معمولي تا حدودي شكننده است، هر چند مي‌توان با افزودن برخي ويژگي‌هاي موادي همچون پلي بوتادين، به محصولي با عملكرد مطلوب دست يافت. اين مواد به دليل تاثير نيروهاي بين مولكولي، در حالت طبيعي نمي‌توانند با هم مخلوط گردد. اگرچه افزودن پلي بوتادين در طول فرآيند پليمريزاسيون، باعث ايجاد پيوندهاي شيميايي آن با پلي استايرن و توليد يك كوپليمر ميگردد. بدين ترتيب پلي بوتادين در تركيب نهايي جاي مي‌گيرد كه به توليد پلي استايرن مقاوم مي‌انجام
كاربرد هاي پلي استايرن مقاوم(HIPS)
اين پلي استايرن ها به دليل اينكه مقاوم هستند در ساخت خانه سازي و ساخت ظروف و بدنه لوازم خانگي و پوشش‌ها استفاده مي شود.و همچنين در ساخت لوازم ورزشي و اسباب بازي ها كاربرد دارند و تقريبا هر شي پلاستيكي كه در ذهن داشته باشيد را مي توان به وسيله پلي استايرن HIPS توليد كرد.
امروزه يكي از تصميمات جالبي كه گروهي از توليدكنندگان ساندويچ پانل گرفته اند اين است كه لايه سخت و محافظ ساندويچ پانل ها را از جنس پلي استايرن سخت بسازند و لايه داخلي آن را از پلي استايرن هاي EPS ويا XPS بسازند.
پلي استايرن انبساطي (EPS)
اين نوع پلي استايرن با نام اختصاري Expanded polystyrene) EPS) نوعي پليمر سفيد رنگ كه به آنها يك عامل فوم كننده اضافه شده است. كه در ايران با نام يونوليت شناخته مي شود كه در ابتدا بصورت گشترده در ساخت ساندويچ پانل ديواري و سقفي مورد استفاده قرار مي گرفت كه به علت يكسري معايب انواع ديگري براي لايه داخلي ساندويچ پانل ها توليد و مورد استفاده قرار گرفت.
اين پلي استايرن ها بسيار سبك هستند و رسانايي گرمايي پايين، مقاومت بالا در برابر فشرگي و توانايي بالا در جذب ضربه، آن را به ماده ايده آل براي بسته بندي و عايق بندي در صنايع مختلف تبديل نموده است.
موارد مصرف پلي استايرن انبساطي (EPS)
براي توليد بلوكهاي پلاستوفوم (مناسبترين جايگزين بلوكهاي سيماني) به منظور عايق صوتي و حرارتي- برودتي در سردخانه ها و يخچالهاي صنعتي و همچنين ساخت انواع فومهاي بسته بندي و ظروف يكبار مصرف نگهداري غذا استفاده مي شود. عايق برودتي در سردخانه‌ها و يخچالهاي صنعتي. ساخت انواع فومهاي بسته بندي و انواع يخدان و ترموس.
پلي استايرن اكسترود شده (XPS)
پلي استايرن اكسترود شده ( Extruded polystyrene ) يا به اختصار XSP نوعي پلاستيك است كه به شكل يك ماده اسفنجي متراكم يا به صورت يك محصول جامد و غير قابل تراكم توليد مي شود.
توليد اين محصول از گرانول هاي پلي استايرن آغاز ميگردد كه به همراه مواد افرودني و عامل كف زدا به دستگاه اكسترودر وارد مي‌شود.
در داخل دستگاه مخلوط تحت شرايط كنترل شده دما و فشار ذوب به يك سيال با ويسكوزيته بالا تبديل ميگردد. مايع حاصل به صورت پيوسته از يك قالب عبور نموده و پس از خروج از آن به حالت اسفنجي در مي‌آيد
كاربرد پلي استايرن اكسترود شده (XPS)
براي توليد محدوده وسيعي از محصولات، از مصالح ساختماني تا ظروف نگهداري، به كار مي‌رود.و ساخت انواع ساندويچ پانل سردخانه اي و ديگر مدل هاي ساندويچ پانل كاربرد دارد. كاربرد دارد.
فوم پلي استايرن فشرده (Rigid)
از لحاظ تكنولوژي توليد متفاوت با فوم پلي استايرن EPS (يونوليت) بوده ولي مواد اوليه آن همان پلي استايرن است.
اين نوع فوم با بهره گيري از آخرين تكنولوژي جهان توليد مي گردد و بدلايل بسياري از جمله استحكام بالا (Compressive Strength)، قدرت عايق بندي (Isolation)، جذب آب پايين (Water Absorption) و قيمت پايين، انتخاب اول كارشناس و متخصصين قرار گرفته و توليد و استفاده از آن به شدت رو به گسترش مي باشد و بسياري از توليد كنندگان ساندويچ پانل در كشور و از جمله شركت ساندويچ پانل ماموت بطور گسترده از اين لايه در توليدات خودشان بهره مي برد.
استفاده از فوم فشرده پلي استايرن از لحاظ خطر مواجهه با زلزله ، نفوذ گرما و سرما و همچنين جلوگيري از رطوبت ، آلودگي صوتي ، كپك زدگي ، نفوذ حشرات و موش باعث آسايش خيال ، مطلوبيت فضا و صرفه اقتصادي ميگردد.