Polystyreen (PS) is een synthetisch aromatisch koolwaterstofpolymeer gemaakt van het monomeer dat bekend staat als styreen. Polystyreen kan vast of geschuimd zijn. Polystyreen voor algemeen gebruik is helder, hard en nogal bros. Het is een goedkope hars per gewichtseenheid. Het is een vrij slechte barrière voor zuurstof en waterdamp en heeft een relatief laag smeltpunt. Polystyreen is een van de meest gebruikte kunststoffen, met een productieschaal van enkele miljoenen ton per jaar. Polystyreen kan van nature transparant zijn, maar kan worden gekleurd met kleurstoffen. Toepassingen zijn onder meer beschermende verpakkingen (zoals het verpakken van pinda’s en cd- en dvd-doosjes), containers, deksels, flessen, dienbladen, bekers, wegwerpbestek, bij het maken van modellen en isoleren.

Als een thermoplastisch polymeer is polystyreen in vaste (glasachtige) toestand bij kamertemperatuur, maar stroomt het bij verhitting boven ongeveer 100 ° C, de glasovergangstemperatuur. Na afkoeling wordt het weer stijf. Dit temperatuurgedrag wordt benut voor extrusie (zoals in piepschuim) en ook voor vormen en vacuümvormen, omdat het met fijne details in vormen kan worden gegoten.

Volgens de ASTM-normen wordt polystyreen als niet biologisch afbreekbaar beschouwd. Het hoopt zich op als een vorm van zwerfafval in de buitenomgeving, vooral langs oevers en waterwegen, vooral in de vorm van schuim, en in de Stille Oceaan.

Geschiedenis

Polystyreen werd in 1839 ontdekt door Eduard Simon, een apotheker uit Berlijn. Uit storax, de hars van de oosterse amberboom Liquidambar orientalis, destilleerde hij een olieachtige substantie, een monomeer dat hij styrol noemde. Enkele dagen later ontdekte Simon dat het styrol was verdikt tot een gelei die hij styroloxide (“Styroloxyd”) noemde omdat hij vermoedde dat het oxideerde. In 1845 toonden de in Jamaica geboren chemicus John Buddle Blyth en de Duitse chemicus August Wilhelm von Hofmann aan dat dezelfde transformatie van styrol plaatsvond zonder zuurstof. Ze noemden het product “metastyrol”; analyse toonde aan dat het chemisch identiek was aan Simon’s Styroloxyd. In 1866 identificeerde Marcellin Berthelot de vorming van metastyrol / Styroloxyd uit styrol correct als een polymerisatieproces. Ongeveer 80 jaar later realiseerde men zich dat het verhitten van styrol een kettingreactie veroorzaakt die macromoleculen produceert, volgens het proefschrift van de Duitse organische chemicus Hermann Staudinger (1881–1965). Dit leidde er uiteindelijk toe dat de stof zijn huidige naam kreeg, polystyreen.

Het bedrijf I. G. Farben begon rond 1931 in Ludwigshafen met de productie van polystyreen, in de hoop dat het in veel toepassingen een geschikte vervanging zou zijn voor gegoten zink. Succes werd behaald toen ze een reactorvat ontwikkelden dat polystyreen extrudeerde door een verwarmde buis en snijder, waardoor polystyreen in pelletvorm werd geproduceerd.

Otis Ray McIntire (1918-1996), een chemisch ingenieur van Dow Chemical, herontdekte een proces dat voor het eerst werd gepatenteerd door de Zweedse uitvinder Carl Munters. Volgens het Science History Institute “kocht Dow de rechten op de methode van Munters en begon hij een lichtgewicht, waterbestendig en drijvend materiaal te produceren dat perfect geschikt leek voor het bouwen van dokken en waterscooters en voor het isoleren van huizen, kantoren en kippenstal.” In 1944 werd piepschuim gepatenteerd.

Vóór 1949 ontwikkelde chemisch ingenieur Fritz Stastny (1908–1985) voorgeëxpandeerde PS-korrels door alifatische koolwaterstoffen op te nemen, zoals pentaan. Deze kralen zijn de grondstof voor het gieten van onderdelen of het extruderen van platen. BASF en Stastny hebben een octrooi aangevraagd dat in 1949 is verleend. Het gietproces werd gedemonstreerd op de Kunststoff Messe 1952 in Düsseldorf. Producten werden Styropor genoemd.

De kristalstructuur van isotactisch polystyreen werd vermeld door Giulio Natta.

In 1954 ontwikkelde de Koppers Company in Pittsburgh, Pennsylvania, geëxpandeerd polystyreen (EPS) -schuim onder de handelsnaam Dylite. In 1960 verstuurde Dart Container, de grootste fabrikant van schuimkoppen, hun eerste bestelling.

Recycling

Het harsidentificatiecodesymbool voor polystyreen

In het algemeen wordt polystyreen niet geaccepteerd in recyclingprogramma’s voor inzameling aan de stoeprand en wordt het niet gescheiden en gerecycled waar het wordt geaccepteerd. In Duitsland wordt polystyreen ingezameld als gevolg van de verpakkingswet (Verpackungsverordnung) die fabrikanten verplicht om de verantwoordelijkheid te nemen voor het recyclen of afvoeren van al het verpakkingsmateriaal dat ze verkopen.

De meeste polystyreenproducten worden momenteel niet gerecycled vanwege het gebrek aan prikkel om te investeren in de benodigde compactors en logistieke systemen. Vanwege de lage dichtheid van polystyreenschuim is het niet economisch te verzamelen. Als het afvalmateriaal echter een eerste verdichtingsproces doorloopt, verandert het materiaal van dichtheid van typisch 30 kg / m3 naar 330 kg / m3 en wordt het een recyclebaar goed van hoge waarde voor producenten van gerecyclede plastic pellets. Uitgebreid polystyreenschroot kan gemakkelijk worden toegevoegd aan producten zoals EPS-isolatieplaten en andere EPS-materialen voor constructietoepassingen; veel fabrikanten kunnen vanwege inzamelingsproblemen niet voldoende schroot verkrijgen. Wanneer het niet wordt gebruikt om meer EPS te maken, kan schuimschroot worden omgezet in producten zoals kleerhangers, parkbanken, bloempotten, speelgoed, linialen, nietlichamen, zaailingscontainers, fotolijsten en architecturale vormen van gerecyclede PS. Vanaf 2016 wordt in het VK maandelijks ongeveer 100 ton EPS gerecycled.

Gerecyclede EPS wordt ook gebruikt bij veel metaalgietbewerkingen. Rastra is gemaakt van EPS dat wordt gecombineerd met cement om te gebruiken als een isolerende wijziging bij het maken van betonnen funderingen en muren. Amerikaanse fabrikanten produceren sinds 1993 isolerende betonvormen gemaakt met ongeveer 80% gerecyclede EPS.