PS
ist ein äußerst vielseitiges Material, das in unterschiedlichen Formen vorkommt: als spröder, glasklarer Vollkunststoff und als geschäumtes Material, bekannt als Styropor oder expandiertes Polystyrol (EPS).
Kurzzeichen
PS
Summenformel
(C₈H₈)ₙ
CAS-Nr.
9003-53-6
Allgemeine Beschreibung
Polystyrol (PS) ist ein verbreiteter, preiswerter und leicht zu verarbeitender thermoplastischer Kunststoff, der aus Styrol-Monomeren hergestellt wird. Es existiert hauptsächlich in zwei Formen, als thermoplastisches Polystyrol das transparent, hart und spröde ist und gut eingefärbt werden kann, und als geschäumtes Polystyrol abgekürzt EPS, ein leichtes Isoliermaterial.
Polystyrol besteht chemisch aus sehr langen Kohlenstoffketten, an die in regelmäßigen Abständen Phenylgruppen (Benzolringe) angehängt sind. Man kann Polystyrol als Homopolymer betrachten, da es aus nur einer Art von Monomer, dem Styrol, aufgebaut ist. Es ist ein transparenter, amorpher Kunststoff, der hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht.
PS ist ein vielseitiger Kunststoff, der sich durch eine Reihe spezifischer Eigenschaften auszeichnet. Ein herausragendes Merkmal von amorphem Polystyrol ist seine Transparenz. Es ist ein glasklarer Kunststoff, der Licht gut durchlässt, was ihn für Anwendungen wie Displayabdeckungen, Lichtleiter oder durchsichtige Verpackungen prädestiniert. Polystyrol ist außerdem geruchlos und geschmacksneutral, was besonders im Lebensmittelverpackungsbereich von Vorteil ist.
PS bietet
Transparenz
PS ist transparent, farblos, glänzend und lichtdurchlässig bis zu 90 %, was es ideal für optische Anwendungen macht.
Härte und Steifigkeit
PS bietet hohe Steifigkeit auch bei geringem Gewicht. Diese Eigenschaft macht es besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Formstabilität und Belastbarkeit gefordert sind.
Verarbeitbarkeit und Recycling
PS lässt sich hervorragend verarbeiten, da es sich sehr gut spritzgießen, extrudieren und tiefziehen lässt. Es ist außerdem gut recycelbar.
Eigenschaften von PS
Thermische Eigenschaften
Polystyrol verfügt über eine Glasübergangstemperatur im Bereich von 90 bis 100 °C. Ab dieser Temperatur geht es vom harten, glasartigen Zustand in einen weicheren, gummiartigen Zustand über. Seine Wärmeleitfähigkeit ist niedrig, was es für Isolieranwendungen interessant macht. Die Wärmeformbeständigkeit von PS ist moderat, weshalb es bei höheren Temperaturen weich wird und seine Form verliert. Die Verarbeitung erfolgt in einem Temperaturbereich zwischen 200 und 230 °C, abhängig von Sorte und Verfahren.
Mechanische Eigenschaften
Polystyrol ist ein harter und formstabiler Kunststoff mit glatter, glänzender Oberfläche. Diese Härte macht es resistent gegen Kratzer und kleine Abnutzungen, allerdings ist es relativ spröde und weist nur eine geringe Schlagzähigkeit auf. Modifizierte Typen wie HIPS verbessern diese Eigenschaft und werden deshalb für Anwendungen gewählt, bei denen Stoßfestigkeit gefordert ist.
Chemische Beständigkeit
Polystyrol ist beständig gegen viele Chemikalien, darunter verdünnte Säuren, Laugen und Alkohole. Es zeigt jedoch eine deutliche Empfindlichkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln wie Estern, Ketonen, Toluol oder chlorierten Kohlenwasserstoffen, die das Material erweichen oder auflösen können. PS ist ein ausgezeichneter elektrischer Isolator und wird häufig in Bereichen eingesetzt, in denen eine hohe elektrische Widerstandsfähigkeit erforderlich ist.
Weitere spezifische Eigenschaften
Polystyrol lässt sich leicht einfärben und verarbeiten, es ist preiswert und weit verbreitet. Neben seinen optischen und mechanischen Eigenschaften überzeugt es durch seine Fähigkeit, in verschiedenen Varianten hergestellt zu werden – von glasklarem GPPS (General Purpose Polystyrene) über schlagzähes HIPS bis hin zu geschäumtem EPS und XPS. Damit deckt PS ein breites Anwendungsspektrum ab und gehört zu den wichtigsten Standardkunststoffen weltweit.
Anwendungsgebiete von PS
Konsumgüter: Ein wesentlicher Einsatzbereich von PS ist die Lebensmittelverpackungsindustrie. Typische Produkte sind Joghurtbecher, Schalen, Deckel und Einweggeschirr. Besonders vorteilhaft ist hier die Kombination aus Transparenz, Geschmacksneutralität und einfacher Verarbeitung. Polystyrol wird auch für Blisterverpackungen, Büroartikel wie Lineale und Geodreiecke, Modellbausätze oder Ausstellungsstücke genutzt. Durch die Möglichkeit, mit Lösungsmittelklebstoffen wie Aceton oder Toluol starke Verbindungen herzustellen, lassen sich stabile und transparente Verklebungen erzielen.
Automobilindustrie: In der Automobilindustrie wird Polystyrol vor allem für nicht-strukturelle Bauteile eingesetzt. Dazu zählen bestimmte Teile von Armaturenbrettern, Mittelkonsolen oder dekorative Innenverkleidungen. Der Vorteil von PS liegt in seinen geringen Kosten, der einfachen Verarbeitbarkeit und dem geringen Gewicht, das zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs beiträgt. Häufig wird PS mit anderen Materialien kombiniert, um die gewünschte Festigkeit und optische Wirkung zu erzielen.
Bau und Isolierung: EPS (expandiertes Polystyrol) und XPS (extrudiertes Polystyrol) sind wichtige Dämmstoffe im Bauwesen. Sie überzeugen durch geringe Wärmeleitfähigkeit, Leichtigkeit und gute Isoliereigenschaften. Typische Anwendungen sind Fassadendämmungen, Trittschalldämmungen, Dachisolierungen und Schwimmbadabdeckungen.
Recycling: Polystyrol ist technisch recycelbar, auch wenn die Sammel- und Verwertungsquoten noch verbessert werden können. Mechanisches Recycling ist die gebräuchlichste Methode, bei der PS gesammelt, gereinigt und zu neuen Produkten verarbeitet wird. Recyceltes PS findet unter anderem Verwendung in Verpackungen, Konsumgütern oder Baumaterialien.
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