پلی استایرن: تولید، کاربردها، ویژگی ها

آخرین به روزرسانی

مقدمه

پلی استایرن به انگلیسی Polystyrene نوعی پلیمر شفاف، سفت و سخت، شکننده و در حالت غیر اصلاح شده تا حدودی مقاوم است. نوعی پلاستیک حاصل از پلیمریزاسیون است که در آن واحدهای سازنده به نام استایرن با هم ترکیب می شوند. Polystyrene در اشکال مختلف مانند فوم، فیلم و پلاستیک سخت برای کاربردهایی از بسته بندی مواد غذایی گرفته تا حفاظت لوازم الکترونیکی استفاده می شود. اگرچه کاربردهای پلیمر استایرن متنوع هستند و میزان جمع شدگی پایینی دارد، اما جریان مذاب آن آهسته است و قابلیت شکنندگي دارد. PS برای استفاده در تماس با مواد غذایی ایمن است، هرچند با گذشت زمان استایرن از آن جدا می شود. این ماده معمولا در قالب گیری تزریقی استفاده می شود.

پلی استایرن چیست؟

پلی استایرن، که با نام پلی فنیل اتن نیز شناخته می شود، پلیمری ساخته شده از مولکول های تکراری به نام استایرن می باشد. پلیمر استایرن ترموپلاستیک است، به این معنی که هنگام گرم شدن نرم شده، ذوب می شود و می توان مجدد از آن استفاده کرد. PS عایق الکتریکی بسیار خوبی است و در برابر مواد شیمیایی مانند اسیدها و بازها مقاوم می باشد.

پلی استایرن جامد به دلیل عدم آرایش کریستالی مولکول های استایرن شفاف است. این ماده شکننده بوده و مقاومت پایینی در برابر اشعه فرابنفش (UV) دارد و دمای انتقال شیشه ای پایینی در حدود 100 درجه سانتیگراد دارد که در آن پلیمر پیش از ذوب شدن شروع به نرم شدن می کند. Polystyrene با کد بازیافت شماره 6 مشخص می شود و می توان آن را ذوب کرده و با اشکال و فرم های مختلف مجدداً مورد استفاده قرار داد.

پلی استایرن معمولاً با سایر ترکیبات ترکیب می شود یا با آنها کوپلیمر می شود (co-polymerized) تا پلاستیک هایی با خواص بهبود یافته تولید شوند. برای مثال، Polystyrene با متیل متاکریلات ترکیب می شود تا پلی (استایرن-کو-متیل متاکریلات) یا PSMMA را تشکیل دهد. ماده حاصل وضوح بالاتری داشته و مقاومت بالاتری در برابر اشعه فرابنفش و مواد شیمیایی خواهد داشت. پلاستیک پرطرفدار دیگری به نام آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) از کوپلیمریزاسیون آکریلونیتریل و بوتادین با PS به دست می آید. ABS در نتیجه این فرآیند مقاومت کششی، قابلیت جوش پذیری و شکل پذیری خوب به همراه پایداری ابعادی از خود نشان می دهد.

انواع پلی استایرن: مقایسه جامع و دقیق

پلی استایرن، یکی از پرمصرف‌ترین پلیمرهای ترموپلاستیک است که به دلیل خواص منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد. این پلیمر در انواع مختلفی تولید می‌شود که هر یک دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود است. در این بخش، به بررسی انواع مختلف Polystyrene، خواص و کاربردهای آن‌ها خواهیم پرداخت و در نهایت آن‌ها را با هم مقایسه خواهیم کرد.

1. پلی استایرن عمومی (GPPS: General Purpose Polystyrene)

• ویژگی‌ها: شفاف، سخت، شکننده، عایق حرارتی و الکتریکی خوب، ارزان‌قیمت
• کاربردها: ظروف یکبار مصرف، بسته‌بندی مواد غذایی، اسباب‌بازی، قطعات الکترونیکی کوچک، محفظه‌های CD و DVD

2. پلی استایرن مقاوم به ضربه (HIPS: High Impact Polystyrene)

• ویژگی‌ها: مقاومت به ضربه بالا نسبت به GPPS، انعطاف‌پذیری بیشتر، شفافیت کمتر
• کاربردها: بدنه لوازم خانگی، قطعات خودرو، اسباب‌بازی، محفظه‌های باتری، عایق‌کاری

3. پلی استایرن انبساطی (EPS: Expanded Polystyrene)

• ویژگی‌ها: وزن بسیار سبک، عایق حرارتی و صوتی عالی، شناوری بالا، قابلیت شکل‌دهی آسان
• کاربردها: عایق‌کاری ساختمان‌ها، بسته‌بندی محصولات حساس به ضربه، شناورهای نجات، مواد پرکننده

4. پلی استایرن اکسترود شده (XPS: Extruded Polystyrene)

• ویژگی‌ها: چگالی بالاتر از EPS، مقاومت فشاری بیشتر، عایق حرارتی بسیار خوب، مقاومت در برابر رطوبت
• کاربردها: عایق‌کاری کف و دیوار، عایق‌کاری سردخانه‌ها، عایق‌کاری لوله‌ها

جدول مقایسه انواع Polystyrene

ویژگی	GPPS	HIPS	EPS	XPS
شفافیت	بالا	کم	مات	مات
سختی	بالا	متوسط	کم	متوسط
مقاومت به ضربه	کم	بالا	کم	متوسط
چگالی	متوسط	متوسط	بسیار کم	متوسط
عایق حرارتی	خوب	خوب	بسیار خوب	بسیار خوب
عایق صوتی	خوب	خوب	بسیار خوب	خوب
مقاومت در برابر رطوبت	کم	کم	خوب	بسیار خوب
قیمت	ارزان	متوسط	متوسط	گران
کاربردها	ظروف یکبار مصرف، بسته‌بندی، اسباب‌بازی	بدنه لوازم خانگی، قطعات خودرو	عایق‌کاری ساختمان‌ها، بسته‌بندی	عایق‌کاری کف و دیوار، سردخانه‌ها

مقایسه جامع‌تر

• GPPS: ساده‌ترین و ارزان‌ترین نوع Polystyrene است و به دلیل شفافیت و سختی خود، در تولید ظروف یکبار مصرف و بسته‌بندی کاربرد گسترده‌ای دارد.
• HIPS: با افزودن لاستیک به GPPS تولید می‌شود و مقاومت به ضربه آن به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. به همین دلیل، در تولید محصولات مقاوم به ضربه مانند بدنه لوازم خانگی و قطعات خودرو استفاده می‌شود.
• EPS: با ایجاد حفره‌های ریز در ساختار Polystyrene تولید می‌شود و به دلیل وزن بسیار سبک و عایق حرارتی عالی، در عایق‌کاری ساختمان‌ها و بسته‌بندی محصولات حساس به ضربه کاربرد دارد.
• XPS: با اکسترود کردن Polystyrene تولید می‌شود و دارای چگالی و مقاومت فشاری بالاتری نسبت به EPS است. به همین دلیل، در عایق‌کاری کف و دیوار و سردخانه‌ها استفاده می‌شود.

عوامل موثر در انتخاب نوع PS

• کاربرد نهایی محصول: هر نوع پلی استایرن برای کاربرد خاصی مناسب است.
• خواص مورد نیاز: مقاومت به ضربه، عایق حرارتی، وزن، قیمت و … از جمله عواملی هستند که در انتخاب نوع Polystyrene موثرند.
• شرایط محیطی: دما، رطوبت و سایر عوامل محیطی نیز در انتخاب نوع پلی استایرن موثرند.

نکته: با توجه به نگرانی‌های زیست‌محیطی در مورد پلاستیک‌ها، در سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی برای تولید Polystyrene های زیست‌تخریب‌پذیر و بازیافت‌پذیر انجام شده است.

پلی استایرن‌های زیست‌تخریب‌پذیر و بازیافت‌پذیر: راهکاری برای آینده

با توجه به مشکلات زیست‌محیطی ناشی از تجمع پلاستیک‌های غیرقابل تجزیه در طبیعت، توجه دانشمندان و صنایع به سمت تولید مواد جایگزین زیست‌تخریب‌پذیر و بازیافت‌پذیر معطوف شده است. پلی استایرن نیز به عنوان یکی از پرمصرف‌ترین پلاستیک‌ها، از این قاعده مستثنی نیست.

Polystyreneهای زیست‌تخریب‌پذیر

پلی استایرن‌های زیست‌تخریب‌پذیر، پلیمرهایی هستند که در شرایط محیطی مناسب و تحت تأثیر میکروارگانیسم‌ها به مواد طبیعی و بی‌ضرر تبدیل می‌شوند. این پلیمرها معمولاً از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت، شکر نیشکر یا روغن‌های گیاهی تولید می‌شوند.

مزایای PSهای زیست‌تخریب‌پذیر:

• کاهش آلودگی محیط زیست: این پلیمرها در طبیعت تجزیه شده و به خاک برمی‌گردند.
• کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی: برای تولید این پلیمرها از منابع تجدیدپذیر استفاده می‌شود.
• کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای: در مقایسه با پلی استایرن‌های معمولی، تولید این پلیمرها به انتشار گازهای گلخانه‌ای کمتری منجر می‌شود.

محدودیت‌های پلی استایرن‌های زیست‌تخریب‌پذیر:

• هزینه تولید بالا: در حال حاضر، هزینه تولید این پلیمرها نسبت به پلی استایرن‌های معمولی بیشتر است.
• مقاومت مکانیکی کمتر: در برخی موارد، مقاومت مکانیکی این پلیمرها به اندازه پلی استایرن‌های معمولی نیست.
• شرایط خاص برای تجزیه: برای تجزیه کامل این پلیمرها، شرایط خاصی مانند دما، رطوبت و حضور میکروارگانیسم‌های خاص لازم است.

Polystyreneهای بازیافت‌پذیر

پلی استایرن‌های بازیافت‌پذیر، پلیمرهایی هستند که پس از پایان عمر مفید، می‌توان آن‌ها را جمع‌آوری و به محصولات جدید تبدیل کرد. این فرآیند به روش‌های مختلفی مانند بازیافت مکانیکی، شیمیایی و انرژی انجام می‌شود.

مزایای پلی استایرن‌های بازیافت‌پذیر:

• کاهش مصرف مواد اولیه: با بازیافت PS، نیاز به استخراج مواد اولیه جدید کاهش می‌یابد.
• کاهش حجم زباله: بازیافت پلی استایرن به کاهش حجم زباله‌های پلاستیکی کمک می‌کند.
• صرفه جویی در انرژی: تولید محصولات از مواد بازیافتی به انرژی کمتری نیاز دارد.

محدودیت‌های پلی استایرن‌های بازیافت‌پذیر:

• هزینه جمع‌آوری و پردازش: جمع‌آوری و پردازش پلی استایرن‌های استفاده شده هزینه‌هایی را به همراه دارد.
• کاهش کیفیت در هر چرخه بازیافت: با هر بار بازیافت، کیفیت PS کاهش می‌یابد.
• نیاز به زیرساخت‌های مناسب: برای توسعه صنعت بازیافت Polystyrene، نیاز به زیرساخت‌های مناسب و فرهنگ‌سازی در جامعه است.

آینده Polystyrene

با توجه به اهمیت حفظ محیط زیست، تولید و استفاده از پلی استایرن‌های زیست‌تخریب‌پذیر و بازیافت‌پذیر به عنوان یک ضرورت تلقی می‌شود. با پیشرفت فناوری و تحقیقات، می‌توان انتظار داشت که در آینده نزدیک، پلی استایرن‌های جدیدی با خواص بهتر و هزینه کمتر تولید شوند. همچنین، با توسعه زیرساخت‌های بازیافت و افزایش آگاهی عمومی، می‌توان به آینده‌ای روشن‌تر برای مدیریت پسماندهای پلاستیکی امیدوار بود.

در نهایت، انتخاب نوع PS مناسب به عوامل مختلفی مانند کاربرد محصول، هزینه، خواص مورد نیاز و شرایط محیطی بستگی دارد.

فرآیند تولید Polystyrene از مونومر استایرن

پلی استایرن از پلیمریزاسیون مونومر استایرن به دست می‌آید. پلیمریزاسیون فرآیندی است که در آن مولکول‌های کوچک (مونومر) به هم پیوند خورده و زنجیره‌های بلند پلیمری را تشکیل می‌دهند.

مراحل کلی تولید پلی استایرن:

1. تمیز کردن مونومر استایرن: قبل از شروع پلیمریزاسیون، مونومر استایرن باید از هرگونه ناخالصی مانند آب و سایر ترکیبات آلی جدا شود. این کار به منظور اطمینان از کیفیت و یکنواختی محصول نهایی انجام می‌شود.
2. آماده‌سازی راکتور: راکتور پلیمریزاسیون معمولاً یک مخزن بزرگ است که از مواد مقاوم در برابر حرارت و فشار ساخته شده است. این راکتور باید به دقت تمیز و خشک شود.
3. اضافه کردن آغازگر: آغازگر یک ماده شیمیایی است که واکنش پلیمریزاسیون را آغاز می‌کند. آغازگرها به دو دسته رادیکالی و یونی تقسیم می‌شوند. در تولید PS معمولاً از آغازگرهای رادیکالی استفاده می‌شود.
4. پلیمریزاسیون: مونومر استایرن به همراه آغازگر به راکتور اضافه شده و تحت شرایط دمایی و فشاری مشخص قرار می‌گیرد. در این شرایط، آغازگر به رادیکال‌های آزاد تبدیل شده و به مونومر‌ها حمله می‌کند. با اتصال رادیکال‌ها به مونومر‌ها، زنجیره‌های پلیمری به تدریج رشد می‌کنند.
5. توقف واکنش: پس از رسیدن به درجه پلیمریزاسیون مورد نظر، واکنش با افزودن یک ماده شیمیایی متوقف می‌شود. این ماده شیمیایی به رادیکال‌های آزاد متصل شده و از ادامه رشد زنجیره‌ها جلوگیری می‌کند.
6. خنک‌سازی و جداسازی پلیمر: مخلوط حاصل از راکتور خنک شده و PS جامد از مایع جدا می‌شود. پلی استایرن جامد معمولاً به صورت دانه‌های کوچک یا رشته‌های بلند است.
7. خشک کردن و بسته‌بندی: Polystyrene جدا شده خشک شده و سپس بسته‌بندی می‌شود تا برای مصارف بعدی آماده شود.

انواع پلیمریزاسیون پلی استایرن:

• پلیمریزاسیون رادیکالی آزاد: رایج‌ترین روش تولید Polystyrene است. در این روش، از آغازگرهای رادیکالی مانند پراکسیدها استفاده می‌شود.
• پلیمریزاسیون یونی: در این روش، از آغازگرهای یونی مانند کاتیون‌ها یا آنیون‌ها استفاده می‌شود. پلیمریزاسیون یونی در شرایط خاصی مانند دماهای پایین و حلال‌های قطبی انجام می‌شود.

عوامل موثر بر خواص پلی استایرن:

• نوع آغازگر: نوع آغازگر و مقدار آن بر وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی Polystyrene تأثیر می‌گذارد.
• دمای پلیمریزاسیون: افزایش دما سرعت پلیمریزاسیون را افزایش می‌دهد اما ممکن است به تشکیل شاخه‌های جانبی در زنجیره‌های پلیمری منجر شود.
• غلظت مونومر: افزایش غلظت مونومر سرعت پلیمریزاسیون را افزایش می‌دهد.
• نوع حلال: استفاده از حلال‌های مختلف می‌تواند بر خواص پلی استایرن تأثیر بگذارد.

توجه: فرآیند تولید پلی استایرن در صنایع مختلف ممکن است با جزئیات و تجهیزات متفاوتی انجام شود.

آزمایش‌ها و استانداردهای Polystyrene

برای اطمینان از کیفیت، ایمنی و عملکرد مناسب محصولات ساخته شده از پلی استایرن، مجموعه‌ای از آزمایش‌ها و استانداردهای خاص در نظر گرفته می‌شود. این آزمایش‌ها به منظور ارزیابی خواص فیزیکی، مکانیکی، شیمیایی و همچنین ایمنی محصول صورت می‌گیرند.

استانداردهای کلی PS

• استانداردهای ملی: هر کشور استانداردهای ملی خود را برای پلی استایرن دارد که ممکن است با توجه به شرایط آب و هوایی، منابع و کاربردهای خاص، متفاوت باشد.
• استانداردهای بین‌المللی: استانداردهای بین‌المللی مانند استانداردهای ISO (سازمان بین‌المللی استانداردسازی) برای تعیین خواص و مشخصات Polystyrene استفاده می‌شوند. این استانداردها تضمین می‌کنند که محصولات پلی استایرن در سرتاسر جهان دارای کیفیت یکسانی هستند.

آزمایش‌های رایج بر روی Polystyrene

1. آزمایش‌های مکانیکی:
   • مقاومت کششی: اندازه‌گیری نیرویی که برای کشیدن یک نمونه تا نقطه شکست مورد نیاز است.
   • مقاومت فشاری: اندازه‌گیری نیرویی که برای فشردن یک نمونه تا نقطه شکست مورد نیاز است.
   • مقاومت خمشی: اندازه‌گیری مقاومت نمونه در برابر خم شدن.
   • مقاومت ضربه: اندازه‌گیری توانایی نمونه در جذب انرژی ضربه.
   • سختی: اندازه‌گیری مقاومت سطحی نمونه در برابر نفوذ یک جسم سخت.
2. آزمایش‌های حرارتی:
   • دمای نرم‌شدن: اندازه‌گیری دمایی که در آن Ps شروع به نرم شدن می‌کند.
   • دمای ذوب: اندازه‌گیری دمایی که در آن PS به طور کامل ذوب می‌شود.
   • انبساط حرارتی: اندازه‌گیری تغییر ابعاد PS با تغییر دما.
3. آزمایش‌های شیمیایی:
   • مقاومت در برابر مواد شیمیایی: اندازه‌گیری مقاومت PS در برابر اسیدها، بازها، حلال‌ها و سایر مواد شیمیایی.
   • محتوای مونومر آزاد: اندازه‌گیری مقدار مونومر استایرن باقیمانده در پلیمر که ممکن است برای سلامتی مضر باشد.
4. آزمایش‌های الکتریکی:
   • مقاومت الکتریکی: اندازه‌گیری مقاومت PS در برابر جریان الکتریکی.
   • عایق الکتریکی: اندازه‌گیری توانایی PS در جلوگیری از عبور جریان الکتریکی.
5. آزمایش‌های زیست‌محیطی:
   • زیست‌تخریب‌پذیری: برای PSهای زیست‌تخریب‌پذیر، اندازه‌گیری سرعت تجزیه در محیط‌های مختلف.
   • سمیت: ارزیابی تأثیر PS بر موجودات زنده و محیط زیست.

استانداردهای مهم برای Polystyrene

برای ارزیابی دقیق‌تر کیفیت و ایمنی پلی استایرن، می‌توان به استانداردهای بین‌المللی خاصی اشاره کرد که خواص مختلف این ماده را مشخص می‌کنند. این استانداردها توسط سازمان‌های بین‌المللی مانند ISO (سازمان بین‌المللی استانداردسازی) و ASTM International (انجمن بین‌المللی آزمایش و مواد) تدوین شده‌اند.

در ادامه به برخی از مهم‌ترین استانداردهای بین‌المللی مرتبط با Polystyrene و جزئیات آن‌ها اشاره می‌شود:

استانداردهای ISO

• ISO 2846: این استاندارد روش‌های آزمون تعیین چگالی Polystyrene را مشخص می‌کند. چگالی یکی از مهم‌ترین خواص پلی استایرن است که بر بسیاری از ویژگی‌های دیگر آن مانند مقاومت و عایق بودن تأثیر می‌گذارد.
• ISO 75: این استاندارد روش‌های آزمون تعیین خواص مکانیکی پلی استایرن مانند مقاومت کششی، فشاری و خمشی را مشخص می‌کند.
• ISO 1141: این استاندارد روش‌های آزمون تعیین دمای نرم‌شدن و دمای ذوب Polystyrene را مشخص می‌کند.
• ISO 1434: این استاندارد روش‌های آزمون تعیین مقاومت ضربه پلی استایرن را مشخص می‌کند.

استانداردهای ASTM

• ASTM D790: این استاندارد روش آزمون تعیین مدول خمشی پلی استایرن را مشخص می‌کند. مدول خمشی نشان‌دهنده سختی و سفتی ماده است.
• ASTM D638: این استاندارد روش آزمون تعیین مقاومت کششی Polystyrene را مشخص می‌کند.
• ASTM D1525: این استاندارد روش آزمون تعیین مقاومت فشاری پلی استایرن را مشخص می‌کند.
• ASTM D256: این استاندارد روش آزمون تعیین مقاومت ضربه ایزود (Izod Impact Strength) PS را مشخص می‌کند.

• ASTM International: این سازمان استانداردهای گسترده‌ای برای مواد پلیمری از جمله پلی استایرن ارائه می‌دهد.
• ISO: سازمان بین‌المللی استانداردسازی نیز استانداردهای مختلفی برای Polystyrene تدوین کرده است.
• استانداردهای ملی هر کشور: هر کشور استانداردهای ملی خود را برای پلی استایرن دارد که ممکن است با استانداردهای بین‌المللی متفاوت باشد.

اهمیت آزمایش‌ها و استانداردها

• تضمین کیفیت: این آزمایش‌ها اطمینان می‌دهند که پلی استایرن تولید شده دارای کیفیت مطلوب و خواص مورد نظر است.
• ایمنی: آزمایش‌های ایمنی تضمین می‌کنند که Polystyrene برای سلامتی انسان و محیط زیست بی‌خطر است.
• مقایسه محصولات: با استفاده از استانداردهای مشترک، می‌توان محصولات مختلف پلی استایرن را با یکدیگر مقایسه کرد.
• رعایت قوانین و مقررات: بسیاری از کشورها قوانینی برای استفاده از پلی استایرن در محصولات مختلف دارند که بر اساس استانداردهای مشخصی تدوین شده‌اند.

توجه: انتخاب آزمایش‌ها و استانداردهای مناسب برای ارزیابی Polystyreneبه کاربرد نهایی محصول بستگی دارد. برای مثال، پلی استایرن استفاده شده در بسته‌بندی مواد غذایی باید استانداردهای سخت‌گیرانه‌تری را رعایت کند.

کاربردهای پلیمر استایرن کدامند؟

پلی استایرن در تمامی صنایع، از اسباب بازی ها و قطعات کالاهای مصرفی گرفته تا مواد عایق و بسته بندی کاربرد دارد. همچنین این ماده یکی از اجزای تشکیل دهنده در سنتز پلاستیک های جدید محسوب می شود. پلیمر استایرن می تواند به صورت جامد، فیلم، و فوم مورد استفاده قرار گیرد، ماتریس پلیمری در کامپوزیت ها را تشکیل دهد و به عنوان پایه ای برای پلاستیک های کوپلیمریزه شده استفاده شود.

• شکل جامد: Polystyrene از این نوع شفاف، سفت، شکننده و در حالت اصلاح نشده خود نسبتا مستحکم است.
• شکل فوم: قابل توجه ترین کاربرد پلیمر استایرن به شکل فوم آن است که با نام پلی استایرن انبساطی (EPS) نیز شناخته می شود.
• شکل فیلم: فیلم های ساخته شده از پلی استایرن شفاف، بادوام و قابل چاپ هستند.
• کامپوزیت ها: Polystyrene به عنوان پایه ماتریس پلیمری جهت تولید کامپوزیت های تقویت شده با الیاف استفاده می شود.
• پلی استایرن کوپلیمریزه شده: پلیمر استایرن معمولاً با ترکیبات دیگری ترکیب شده و پلاستیک هایی با خواص منحصر به فرد سنتز می شوند. این موارد شامل ABS، SBR، SAN و HIPS است.

از پلیمر استایرن در کاربردهای متنوعی از لوازم خانگی گرفته تا محصولات پزشکی و قطعات خودرو استفاده می شود. از فوم پلی استایرن در لوازم خانگی به عنوان عایق استفاده می شود، در حالیکه نوع جامد آن برای بدنه و محفظه دستگاه ها استفاده می شود. در صنعت الکترونیک نیز بدنه و محفظه های دستگاه ها از PS سخت ساخته می شوند. پلی استایرن همچنین برای استفاده در تماس با مواد غذایی ایمن است، بنابراین در حوزه رستوران ها و غذای آماده به عنوان ظروف یکبار مصرف جامد و همچنین ظرف غذا و نوشیدنی مورد استفاده قرار می گیرد.

فیلم PS نیز به عنوان بخشی از بسته بندی گوشت و غذای آماده مصرف کاربرد دارد. در حوزه پزشکی نیز از این ماده در لوله های آزمایش و ظروف پتری استفاده می شود. ساختمان سازی نیز از این ماده بهره می برد، چرا که فوم پلی استایرن به عنوان عایق استفاده می شود.

یکی دیگر از صنایعی که از پلیمر استایرن استفاده می کند صنعت خودروسازی است که در آن از PS خالص برای صندلی های محافظ کودکان و از کامپوزیت های این ماده برای بدنه و قطعات خودرو استفاده می شود. ظروف یکبار مصرف مانند بشقاب و لیوان را می توان از پلیمر استایرن ساخت، همچنین فوم های صداگیر و لایه محافظتی روی پوسترها و سایر محصولات می توانند از آن ساخته شوند.

توربین های بادی و لوله های مقاوم در برابر خوردگی نیز می توانند از پلی استایرن تهیه شوند. اشکال کوپلیمریزه ABS، SBR، SAN و HIPS آن را می توانیم در موارد متنوعی از ساخت نمونه های سه بعدی چاپ شده گرفته تا الیاف نوری، واشرهای لاستیکی و باک‌ سوخت خودروها مشاهده کنیم.

مزایای فرآیند قالب گیری تزریقی پلاستیک پلیمر استایرن کدامند؟

مزایای قالب گیری تزریقی پلاستیک Polystyrene شامل جمع شدگی (انقباض) کم، شکل پذیری خوب و انعطاف پذیری برای استفاده به شکل ترکیب شده (blend) یا فوم می شود. پلیمر استایرن، مانند تمامی ترموپلاستیک ها، قابل بازیافت و به سادگی شکل پذیر است. همچنین میزان جمع شدگی آن طی فرآیند قالب گیری تزریقی پایین است.

معمولا، پلی استایرن کمتر از ۰.۵ درصد دچار جمع شدگی می شود که در مقایسه با سایر پلاستیک های تزریقی میزان کمی است. این ویژگی امکان ارائه جزئیات پیچیده طراحی در قطعات را فراهم می کند. علاوه بر این، پلیمر استایرن تابیدگی کمتر (warpage) را از خود نشان داده و قطعات با شکلی یکنواخت تولید می شوند که این امکان را به طراحان می دهد تا پیش بینی های ابعادی دقیقی در مورد قطعات تولید شده داشته باشند.

از فوم پلی استایرن همچنین می توان در یک فرآیند قالب گیری تزریقی به نام قالب گیری فوم تزریقی (structural foam molding) استفاده کرد تا ساختارهایی محکم اما سبک برای کاربردهای مختلف تولید شود. Polystyrene کوپلیمریزه را هم می توان به روش قالب گیری تزریقی شکل داد تا قطعاتی با خواص مکانیکی بهبود یافته تولید شوند.

معایب فرآیند قالب گیری تزریقی پلاستیک کدامند؟

معایب فرآیند قالب گیری تزریقی پلاستیک پلی استایرن شامل شاخص جریان مذاب (MFI) پایین، نقطه ذوب بالا و محدوده دمایی کوتاه است. پلیمر استایرن در دمای نسبتاً بالایی بین ۲۱۰ تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد ذوب می شود که مستلزم مصرف انرژی بالاتری برای انجام فرآیند قالب گیری تزریقی است. شاخص جریان مذاب پلیمر استایرن نیز پایین است، یعنی مقدار متعارفی از آن بین 12 تا 16 گرم در هر 10 دقیقه (g/10min ) است که به سادگی جریان پلاستیک مذاب طی فرآیند قالب گیری تزریقی اطلاق می شود و بر حسب گرم پلاستیکی که در ده دقیقه جریان می یابد بیان می شود.

محدوده دمایی که در آن PS شروع به نرم شدن و ذوب شدن می کند نسبتاً کوتاه است و فرآیند باید به دقت کنترل و طراحی شود. پلی استایرن اصلاح نشده نیز شکننده است و این موضوع احتمال شکستن قطعات را در هنگام خارج کردن آنها از قالب افزایش می دهد. برای جلوگیری از تنش خمشی در حین خارج کردن قطعات، باید از طراحی دقیق پین های خارج کننده استفاده شود. کوپلیمریزاسیون یا مخلوط کردن پلیمر استایرن با موادی مانند لاستیک یا بوتادین برای بهبود مقاومت ضربه ای و کاهش شکنندگی پلاستیک رایج است.

Polystyrene چه اثری بر سلامت انسان دارد؟

پلی استایرن با آزاد کردن استایرن پس از گذشت زمان طولانی، که می تواند بر سیستم عصبی مرکزی تأثیر بگذارد، بر سلامت انسان اثر می گذارد. با این حال، اگر به طور تصادفی بلعیده شود، این ماده فقط در صورتی که قطعه به اندازه کافی بزرگ باشد می تواند باعث خفگی شود. استایرن، که بلوک اصلی ساختمانی پلیمر استایرن است، توسط آژانس بین المللی تحقیقات سرطان سازمان بهداشت جهانی (IARC) به عنوان یک ماده سرطان زا بالقوه طبقه بندی شده است.

در دهه 1980، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) توانست نشان دهد که استایرن در 100٪ نمونه های چربی گرفته شده از انسان در 48 ایالت ایالات متحده یافت شده است. قرار گرفتن در معرض مزمن استایرن برای سلامت انسان خطرناک است. این ماده بر سیستم عصبی مرکزی تأثیر می گذارد و باعث سردرد، خستگی و گیجی می شود.

آیا پلیمر استایرن سمی است؟

پلی استایرن سمی نیست، اما قرار گرفتن در معرض مولکول های استایرن در مدت زمان طولانی ممکن است مشکلات سلامتی مختلفی ایجاد کند. مولکول های استایرن می توانند از ظروف PS به داخل غذا نفوذ کرده و به راحتی توسط انسان بلعیده شوند. پلیمر استایرن تا زمانی که شروع به تخریب کند یا مهاجرت استایرن به شکل ذرات ریز یا نانوذرات رخ دهد، به طور کلی بی خطر تلقی می شود. تحقیقات متعددی ارتباط بین قرار گرفتن در معرض استایرن و خطر ابتلا به سرطان را نشان داده است. مولکول های استایرن که از ظروف غذا و نوشیدنی نشت می کنند، احتمال بلعیده شدن این مولکول ها را افزایش می دهند.

آیا از PS در قالب گیری تزریقی پلاستیک استفاده می شود؟

بله، از پلی استایرن در قالب گیری تزریقی پلاستیک استفاده می شود و این ماده پرکاربردترین پلاستیک برای قطعات قالب گیری تزریقی است. پلیمر استایرن را می توان به صورت جامد و فوم، قالب گیری تزریقی کرد. قالب گیری تزریقی Polystyrene جامد خواصی مانند جمع شدگی کم را ارائه می دهد که باعث می شود قطعات کمتر در معرض تاب برداشتن قرار گیرند. علاوه بر این، جزئیات پیچیده طراحی قطعات را به خوبی به نمایش می گذارد. به دلیل وزن مولکولی بالا، این ماده دارای شاخص جریان مذاب پایینی است که می تواند چرخه تولید را طولانی تر کند.

پلیمر استایرن همچنین در فرآیندی به نام قالب گیری فوم ساختاری استفاده می شود. این فرآیند، نوعی قالب گیری تزریقی اصلاح شده است که شامل دمیدن یا فوم کردن قبل از تزریق مواد به قالب می باشد. این فرآیند قطعاتی را تولید می کند که هم محکم و هم سبک هستند. شکنندگی و شاخص جریان مذاب پایین پلی استایرن معمولاً با کوپلیمریزاسیون یا مخلوط کردن آن با مواد دیگر برای بهبود فرآیند قالب گیری تزریقی اصلاح می شود. این امر همچنین به سازنده امکان می دهد تا قطعاتی با دقت بالا و با سطح صاف تولید کند.

تفاوت بین Polystyrene و پلی پروپیلن چیست؟

اصلی ترین تفاوت میان پلی استایرن و پلی پروپیلن در دوام آنهاست. بر خلاف پلیمر استایرن، پلی پروپیلن در برابر آسیب های مختلف مقاومت بیشتری دارد. هر دو ماده، پلی استایرن و پلی پروپیلن، پلیمر هستند. پلیمرها مولکول های بزرگی هستند که از تکرار واحدهای ساختاری کوچک‌تر یا همان مونومرها به وجود می آیند. مونومر سازنده پلی استایرن، استایرن است، درحالی که پلی پروپیلن از مونومر پروپیلن تشکیل می شود. پلی پروپیلن یکی از پرکاربردترین پلاستیک ها در تولید لوازم خانگی، ظروف مواد غذایی، قطعات الکترونیکی، بسته بندی، قطعات خودرو و سایر صنایع می باشد. بر خلاف پلیمر استایرن، پلی پروپیلن در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) و حلال های آلی مقاوم تر است.

هرچند این دو پلاستیک از نظر اقتصادی منافع مشابهی دارند، کاربردهای آنها با توجه به ویژگی های فیزیکی، شکل و فرآیندهای ساخت شان متفاوت است. پلی پروپیلن پلاستیکی مقاوم و نشکن است که همین امر آن را نسبت به PS کاربردی تر و با دوام تر می کند. پلی پروپیلن همچنین مقاومت دمایی بالایی دارد و قابل اتوکلاو شدن است (اتوکلاو فرآیندی برای استریل کردن به کمک بخار آب تحت فشار و دمای بالا می باشد). پلی استایرن قابل اتوکلاو شدن نیست، اما روش های استریل سازی دیگری همچون پرتوهای گاما برای آن استفاده می شود.

پلی پروپیلن معمولا قابل بازیافت و استفاده مجدد است، درحالی که پلاستیک های پلی استایرن، به خصوص آنهایی که برای بسته بندی استفاده می شوند، تنها یک بار مصرف شده و سپس دور ریخته می شوند. در فرایند تزریق پلاستیک، پلی پروپیلن شاخص جریان مذاب (MFI) بالاتر و نقطه ذوب پایین تری نسبت به پلی استایرن دارد. این امر فرآیند قالب گیری تزریقی پلی پروپیلن را کم انرژی تر ساخته و چرخه تولید را تسریع می کند.

یک مزیت پلی استایرن نسبت به پلی پروپیلن این است که میزان انقباض (Shrinkage) کمتری دارد که درنهایت به کیفیت و دقت بیشتر محصول نهایی منجر می شود. هر دو پلاستیک پلی پروپیلن و پلی استایرن را می توان به شکل فوم تولید کرد. با این حال، برخلاف پلی استایرن، شکل فیبری پلی پروپیلن به دلیل مقاومت و دوام بالا در تولید طناب کاربرد دارد.

سوالات متداول(FAQ)

خلاصه

پلی استایرن ماده ای محبوب در بسیاری از کاربردها، از قطعات کالاهای مصرفی گرفته تا عایق و راه حل های بسته بندی است. شکل پذیری و جمع شدگی کم آن، پلی استایرن را برای قالب گیری تزریقی مناسب می کند. علاوه بر این، پلی استایرن ماده اولیه برای فرآیندهای مختلف کوپلیمریزاسیون جهت تولید پلاستیک های بهتر با خواص منحصر به فرد است. همچنین به عنوان ماتریس پلیمری در برخی از مواد کامپوزیت استفاده می شود.در این مقاله به بحث در مورد ماده پلیمری پلی استایرن پرداختیم.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه ساخت و تولید ایران به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

• xometry.com/resources/materials/polystyrene
• sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/polystyrene

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.