پلی استایرن یک پلیمر مصنوعی معطر از مونومر استایرن (یک ماده پتروشیمی) می‌باشد که به سه نوع معمولی، مقاوم و انبساطی وجود دارد. پلی استایرن، پلیمری است که از مونومر استایرن ساخته شده است، هیدروکربن مایعی که در واقع یکی از مشتقات نفتی است. در دمای اتاق، پلی استایرن به صورت جامد و البته انعطاف پذیر است ولی در دماهای بیشتر می تواند ذوب شده و به صورت قالب هایی درآید.

این پلیمر کاربردی در ساخت ساندویچ پانل ها کاربرد فراوانی دارد و به عنوان یک عایق صوتی و حرارتی خوب در انواع ساندویچ پانل های سقفی و دیواری مورد استفاده قرار می گیرد.

تاریخچه پلی استایرن

اولین بار پلی استایرن توسط ادوارد سایمون در سال ۱۸۳۹ کشف شد که خودش نمی‌دانست چه مادهٔ با ارزشی کشف کرده. تهیه تجاری منومر استایرن و پلیمریزاسیون آن به سال ۱۹۳۴ بر می‌گردد که کمپانی «داو» توانست استایرن را از فراورده‌های نفتی سنتز نماید و سپس آن را پلیمریزه کند. در همان زمان مشابه این فرایند مراحل تکمیلی خود را در آلمان غربی می‌گذراند.

تجربیات به دست آمده از این محصول در زمان جنگ جهانی دوم موجب گردید تا در سال‌های بعد از جنگ، پلی استایرن نه تنها به عنوان یک عایق الکتریسیته گران‌قیمت شناخته نشود، بلکه به عنوان یک پلاستیک گرمانرم، ارزان و با خواص خوب معرفی شود. با طی گذر زمان و با انتشار تئوری‌های مختلف (از جمله تئوری هرمان استاودینگر در سال ۱۹۲۲ در مورد پلیمر)، در نهایت شرکت BASF در ابتدای سال ۱۹۵۰ یک فرایند دو مرحله‌ای برای تولید فوم پلی استایرن را گسترش داد.

در این فرایند مرحله اول شامل تهیه دانه‌های حاوی توزیع یکنواخت عامل پف زا توسط روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی مونومر استایرن بوده که در مرحله دوم این ماده در داخل یک قالب فرایند می‌گردد. سهولت تولید محصول به هر شکل و اندازه از مزایای این روش بوده که باعث توسعه آن شد. این ماده اولین بار در سال ۱۹۵۰ تولید گردید.

پلی استایرن از چه موادی ساخته می شوند

از نظر شیمیایی، پلی استیرن یک هیدروکربن طویل زنجیر است که در آن مراکز متغیر کربنی به گروه‌های فنیل (نامی که به بنزن حلقه‌ای داده می‌شود) متصل هستند . فرمول شیمیایی پلی استایرن (n(C8H۸ می‌باشد؛ این ماده حاوی موله‌های عناصر شیمایی کربنی و هیدروژن می‌باشد. ترکیب همین مواد است که باعث می شود پلی استایرن یکی از بهترین انتخاب ها برای لایه داخلی ساندویچ پانل ها باشد.

ویژگی‌های ماده توسط جذب کوتاه مدت وان در والسی بین زنجیرهای پلیمری تعیین می‌شود. از آنجایی که مولکول‌ها هیدروکربن‌های بلند-زنجیری هستند که از هزاران اتم تشکیل می‌شوند، نیروی کششی کلی بین مولکول‌ها بزرگ می‌باشد. هنگام حرارت دادن (یا به سرعت بدشکل شدن به علت ترکیب با ویژگی‌های ویسکوالاستیک viscoelastic و عایق حرارتی) زنجیره‌ها سازگاری بیشتری بدست آورده و از کنار یکدیگر سر می‌خورند.

این سستی بین مولکولی (در مقابل قدرت بالای بین مولکولی به علت استقامت هیدروکربنی) حالت انعطاف‌پذیری و کشسانی به این ماده می‌دهد. قابلیت سیستم برای بدشکل شدن آن در دمای بالاتر از دمای تبدیل شیشه‌ای اش، به پلی استرین (و بطورکلی پلیمرهای نرمش پذیر در مقابل حرارت) این امکان را می‌دهد تا هنگام حرارت دادن به راحتی نرم شده و به شکل‌های گوناکون درآید و بتوان ساندویچ پانل هایی با شکل ها و مدل های مختلف تولید نمود.

انواع پلی استایرن

پلی استایرن ها در کل به چهار دسته تقسیم می شوند که هر کدام از آن ها کاربرد های خاص خود را دارند:

GPPS یا پلی استایرن معمولی
HIPS یا پلی استایرن مقاوم
EPS یا پلی استایرن انبساطی
XPS یا پلی استایرن اکسترود شده

پلی استایرن معمولی (GPPS)

پلی استایرن معمولی که به نام  GPPS شناخته شده است که کاربرد خاصی در تولید ساندویچ پانل ها ندارد و بیشتر جنبه مصارف عمومی را دارد و مورد استفاده بیشتر مردم می باشد. همچنین باید دارای خواص نظیر مقاومت خوب در برابر حرارت، قدرت ضربه پذیری مناسب و سیالیت خوبی در هنگام فرایند باشد. این پلی استایرنها خواص دی الکتریکی و استحکام بالایی دارند به همین دلیل در مصارف الکتریکی کاربرد بالایی دارند. نام تجاری این محصول در بازار ایران کریستال می‌باشد.

پلی استایرن معمولی به دلیل اینکه بسیار شفاف است سهولت فرآیند پذیری ناشی از ساختار آمورف آن، مزایای بالایی نسبت به سایر مواد پلیمری دارد. و شکل ظاهری آن این ماده را بسیار مطلوب کرده است.

کاربرد و مصارف پلی استایرن معمولی (GPPS)

پلی استایرن بیشتر در تولید ظروف مصرفی مثل بشقاب، لیوان و فنجان، کالاهای مصرفی با مقاومت بالا همانند ظروف خانگی و قوطی‌ها ،برای تولید ظروف یک بارمصرف، وسایل الکترونیکی، بدنه ساعت، تلویزیون، رادیو، لوازم ورزشی، اسباب بازی، عایق برودتی دربدنه یخچال‌ها، فریزرها و کالاهای ویژه بسته بندی همانند جعبه های لوح فشرده و قاب‌های نازک و ظریف، ظروف بسته بندی ویژه مواد دارویی و … به کار می‌رود.

همچنین به دلیل خاصیت دی الکتریکی این ماده، می‌توان از آن در مصارف الکتریکی نیز استفاده نمود.

پلی استایرن مقاوم(HIPS)

پلی استایرن مقاوم را به نام اختصاری high-impact polystyrene) HIPS) در برابر ضربه مقاوم است و به همین دلیل در ساخت ظروف و بدنهٔ لوازم خانگی کاربرد دارد. نام تجاری این ماده در بازار ایران هایمپک می‌باشد.

پلی استایرن معمولی تا حدودی شکننده است، هر چند می‌توان با افزودن برخی ویژگی‌های موادی همچون پلی بوتادین، به محصولی با عملکرد مطلوب دست یافت. این مواد به دلیل تاثیر نیروهای بین مولکولی، در حالت طبیعی نمی‌توانند با هم مخلوط گردد. اگرچه افزودن پلی بوتادین در طول فرآیند پلیمریزاسیون، باعث ایجاد پیوندهای شیمیایی آن با پلی استایرن و تولید یک کوپلیمر می‌گردد. بدین ترتیب پلی بوتادین در ترکیب نهایی جای می‌گیرد که به تولید پلی استایرن مقاوم می‌انجام

کاربرد های پلی استایرن مقاوم(HIPS)

این پلی استایرن ها به دلیل اینکه مقاوم هستند در ساخت خانه سازی و ساخت ظروف و بدنه لوازم خانگی و پوشش‌ها استفاده می شود.و همچنین در ساخت لوازم ورزشی و اسباب بازی ها کاربرد دارند و تقریبا هر شی پلاستیکی که در ذهن داشته باشید را می توان به وسیله پلی استایرن  HIPS تولید کرد.

امروزه یکی از تصمیمات جالبی که گروهی از تولیدکنندگان ساندویچ پانل گرفته اند این است که لایه سخت و محافظ ساندویچ پانل ها را از جنس پلی استایرن سخت بسازند و لایه داخلی آن را از پلی استایرن های EPS ویا XPS بسازند.

پلی استایرن انبساطی (EPS)

این نوع پلی استایرن با نام اختصاری Expanded polystyrene) EPS) نوعی پلیمر سفید رنگ که به آنها یک عامل فوم کننده اضافه شده است. که در ایران با نام یونولیت شناخته می شود که در ابتدا بصورت گشترده در ساخت ساندویچ پانل دیواری و سقفی مورد استفاده قرار می گرفت که به علت یکسری معایب انواع دیگری برای لایه داخلی ساندویچ پانل ها تولید و مورد استفاده قرار گرفت.

این پلی استایرن ها بسیار سبک هستند و رسانایی گرمایی پایین، مقاومت بالا در برابر فشرگی و توانایی بالا در جذب ضربه، آن را به ماده ایده آل برای بسته بندی و عایق بندی در صنایع مختلف تبدیل نموده است.

موارد مصرف پلی استایرن انبساطی (EPS)

برای تولید بلوکهای پلاستوفوم (مناسبترین جایگزین بلوکهای سیمانی) به منظور عایق صوتی و حرارتی- برودتی در سردخانه ها و یخچال‌های صنعتی و همچنین ساخت انواع فومهای بسته بندی و ظروف یکبار مصرف نگهداری غذا استفاده می شود. عایق برودتی در سردخانه‌ها و یخچالهای صنعتی. ساخت انواع فوم‌های بسته بندی و انواع یخدان و ترموس.

پلی استایرن اکسترود شده (XPS)

پلی استایرن اکسترود شده ( Extruded polystyrene ) یا به اختصار XSP نوعی پلاستیک است که به شکل یک ماده اسفنجی متراکم یا به صورت یک محصول جامد و غیر قابل تراکم تولید می شود.

تولید این محصول از گرانول های پلی استایرن آغاز می‌گردد که به همراه مواد افرودنی و عامل کف زدا به دستگاه اکسترودر وارد می‌شود.

در داخل دستگاه مخلوط تحت شرایط کنترل شده دما و فشار ذوب به یک سیال با ویسکوزیته بالا تبدیل می‌گردد. مایع حاصل به صورت پیوسته از یک قالب عبور نموده و پس از خروج از آن به حالت اسفنجی در می‌آید

کاربرد پلی استایرن اکسترود شده (XPS) 

برای تولید محدوده وسیعی از محصولات، از مصالح ساختمانی تا ظروف نگهداری، به کار می‌رود.و ساخت انواع ساندویچ پانل سردخانه ای و دیگر مدل های ساندویچ پانل کاربرد دارد. کاربرد دارد.

فوم پلی استایرن فشرده (Rigid)

از لحاظ تکنولوژی تولید متفاوت با فوم پلی استایرن EPS (یونولیت) بوده ولی مواد اولیه آن همان پلی استایرن است.

این نوع فوم با بهره گیری از آخرین تکنولوژی جهان تولید می گردد و بدلایل بسیاری از جمله استحکام بالا (Compressive Strength)، قدرت عایق بندی (Isolation)، جذب آب پایین (Water Absorption) و قیمت پایین، انتخاب اول کارشناس و متخصصین قرار گرفته و تولید و استفاده از آن به شدت رو به گسترش می باشد و بسیاری از تولید کنندگان ساندویچ پانل در کشور و از جمله شرکت ساندویچ پانل ماموت بطور گسترده از این لایه در تولیدات خودشان بهره می برد.

استفاده از فوم فشرده پلی استایرن از لحاظ خطر مواجهه با زلزله ، نفوذ گرما و سرما و همچنین جلوگیری از رطوبت ، آلودگی صوتی ، کپک زدگی ، نفوذ حشرات و موش باعث آسایش خیال ، مطلوبیت فضا و صرفه اقتصادی میگردد.