پلی استایرن چیست؟

پلی استایرن چیست؟

پلی استایرن نوعی پلیمر مصنوعی معطر است که از مونومر استایرن ساخته شده است. مونومر استایرن یک ماده پتروشیمی است و اگر بخواهیم دقیق بگوییم هیدروکربن مایع و یکی از مشتقات نفتی است. در دمای اتاق جامد بوده و ساختاری انعطاف پذیر دارد، در حالی که در دماهای بالاتر ذوب شده و می تواند به شکل قالب 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.

امروزه از پلی استایرن به دلیل وزن سبک، دوام بالا، عایق حرارتی بالا، اقتصادی بودن و کارایی بالا استفاده می کنند. پانل پلی استایرن یک متریال ساختمانی ارزان قیمت است که دارای ویژگی های مناسبی جهت عایق نمودن ساختمان ها می باشد.

با توجه به اهداف مدنظر در صنعت ساختمان نظیر پایداری و بهره وری انرژی استفاده مناسب از عایق ها همیشه مهمترین مسئله بوده است. راه های مختلفی برای ایزوله کردن ساختمانها وجود دارد .

یکی از متریال های پر طرفدار و مورد استفاده جهت عایق کردن ساختمان فوم پلی استایرن می باشد که از دیر باز محبوب بوده است. فوم استایرن یک ماده عایق پلاستیکی سفید رنگ است که جهت عایق نمودن ساختمانها مورد توجه در صنعت ساختمان است.

تاریخچه پلی استایرن

اولین بار  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، 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،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 آن ( c8h8)n می‌باشد؛ این ماده حاوی مول‌های عناصر شیمایی کربنی و هیدروژن می‌باشد. ترکیب همین مواد است که باعث می شود  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 انعطاف‌ پذیری و کشسانی به این ماده می‌دهد. قابلیت سیستم برای بدشکل شدن آن در دمای بالاتر از دمای تبدیل شیشه‌ای اش، به پلی استایرین (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.

فوم پلی استایرن

یکی از ساده ترین راه های شناسایی پلی استایرنها، ویژگی اشتعال آن است:

در شعله می سوزد و بعد از حذف شعله همچنان به سوختن ادامه می دهد.

شعله زرد دارد.

دود سیاه همراه با ذرات کربن دارد.

در شعله چکه می کند.

بوی سوختن آن شبیه بوی گاز طبیعی است.

کاربرد پلی استایرن

عایق پلی استایرن در اندازه های مختلفی تولید می شود. معمولا حداقل ضخامت آنها ۱ اینچ می باشد. یکی از کاربرد های رایج استایرن در سقف ساختمان می باشد. عایق پلی استایرن مقاوم به رطوبت هستند با این حال فوم اکسترود پلی استایرن برای سیستم های ضد آب وسقف ساختمان ها مورد استفاده قرار میگیرد.

استفاده از عایق و فوم اکسترود پلی استایرن در ساخت و ساز ساختمان ها به دلیل انعطاف پذیری بالا، سازگاری و بهره وری حرارتی بالا در تمامی زمینه ها استفاده می شود. انتخاب بین فوم استایرن و فوم اکسترود استایرن بستگی به هدف استفاده از آنها دارد.

انواع پلی استایرن

پلی استایرنها به دسته های مختلفی تقسیم بندی می شوند که هر کدام از آنها موارد استفاده مربوط به خود را دارند.

پلی استایرن معمولی یا GPPS

پلی استایرن مقاوم یا HIPS

پلی استایرن انبساطی یا EPS

پلی استایرن اکسترود شده یا XPS

پلی استایرن معمولی

که با نام GPPS معروف است، جهت مصارف عمومی مورد استفاده قرار می گیرد. آنها باید دارای یک سری ویژگی ها مانند مقاومت خوب در برابر ضربه، خاصیت ضربه پذیری مناسب و در زمان فرآیند سیالاتی خوب باشند. این نوع پلی استایرنها کاربردهای الکتریکی زیادی دارند و دلیل آن هم دارا بودن خواص دی الکتریکی و استحکام زیاد آنهاست. این محصول در بازار ایران با نام تجاری پلی استایرن کریستال شناخته می شود.  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.

پلی استایرن معمولی

کاربرد و مصارف پلی استایرن معمولی

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

پلی استایرن مقاوم

این نوع پلی استایرن مقاومت خوبی در برابر ضربه دارد و به همین دلیل از آنها در ساختن ظروف، بدنه انواع لوازم خانگی، پوشش ها، لوازم ورزشی و اسباب بازی ها استفاده می شود. به طور کلی هر شی پلاستیکی که به آن فکر کنید را می توان با استفاده از پلی استایرن HIPS ساخت. نام تجاری این محصول در بازار ایران هایمپک است.

کاربرد های پلی استایرن مقاوم

این پلی استایرنها 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 استایرنهای EPS ویا XPS بسازند.

پلی استایرن انبساطی

که به اختصار EPS یا Expanded polystyrene نامیده می شود، یک نوع پلیمر سفید است که خاصیت ضد آتش دارد که به آنها یک ماده فوم کننده اضافه می شود. این نوع پلی استایرن در بازار ایران با نام یونولیت شناخته می شود.

کاربرد اصلی استایرن انبساطی در ساخت ساندویچ پانل ها و انواع کانکس می باشد و به همین دلیل بسیار مورد توجه تولید کنندگان ساندویچ پانل می باشد.

این پلی استایرنها 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

ویژگیهای پلی استایرن انبساطی

سرعت و سهولت در اجرای سقف

صرفه جویی در گچ و خاک و آهن آلات

پایدار در مقابل زلزله

حمل و نقل آسان

سبک بودن

مقاوم در برابرفشردگی و ضربه

سرعت زیاد در اجرا و کاهش هزینه ها

موارد مصرف پلی استایرن انبساطی

برای تولید بلوکهای پلاستوفوم (مناسب ترین 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

نوعی پلاستیک است که به شکل یک ماده اسفنجی متراکم یا به صورت یک محصول جامد و غیر قابل تراکم تولید می شود.فوم پلی استایرن اکسترود شده یک عایق نسبتاً سخت و سفت است که با پلیمر پلی استایرن ساخته شده است اما با استفاده از فرآیند اکستروژن تولید می شود و اغلب با رنگ مشخص و نام تجاری خاص تولید می شود.

درحالیکه پلی استایرن و فوم اکسترود شده پلی استایرن دو محصول متفاوت هستند ولی دارای ویژگی های مشابهی می باشند و تحت استاندارد یکسانی تولید می شوند.

کاربرد پلی استایرن اکسترود شده

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.

بلوک های پلی استایرن (فوم سقفی)

مدتي است كه براي ساختمان سازي در اکثر نقاط کشور و در آپارتمان هاي بلند به دليل سبكي و كم هزينه بودن مورد استقبال انبوه سازان (بساز بفروش هاي سابق) قرار گرفته است. وزن هر قطعه بلوك سيماني كه در ساختمان سازي به كار مي رود، ۱۵ كيلوگرم است، در حالي كه وزن بلوك هاي يونوليتي بسيار ناچيز است و تا اندازه بسيار زيادي موجب پايين آوردن وزن ساختمان مي شود. جديدترين محصول ، بلوک های پلی استايرن (فوم سقفی) می باشد

مشخصات بلوک های(فوم سقفی)

عرض بلوک از ۵۰ تا ۷۰ سانتيمتر

طول بلوک از ۱ تا ۲ متر

ارتفاع از ۱۰ تا ۳۰ سانتيمتر

چگالی از ۱۲ کيلوگرم بر متر مکعب تا ۳۰کيلوگرم بر متر مکعب

قطر ميلگرد زيگزاگ از ۴ تا ۶ ميليمتر

مزاياي استفاده از بلوک های پلی استایرن(فوم سقفی):

امکان جايگزينی يک عدد بلوکkg  ۲/۵ پلی استايرن به جای ده عدد بلوک سفالی با وزن ۱۲۰kg

۲۵% صرفه جويی در هزينه فونداسيون و اسکلت با در نظر گرفتن وزن کم بلوک ها

صرفه جويی در مصرف تيرچه به علت عرض مناسب بلوک ها

سرعت و سهولت در اجرای سقف و عدم وجود پرت و ضايعات در حمل و نقل به طبقات استفاده از اين بلوکها مورد حمايت سازمان بهينه سازی مصرف سوخت می باشد.

سبک بودن اين بلوکها خطرات ناشی از سقوط مصالح را در زمان زلزله به حداقل می رساند.

با توجه به نوع مواد پلی استايرن انبساطی اين بلوکها بهترين عايق از نظر نفوذ رطوبت – گرما – سرما و صدا مي باشد و تا ۷۰% از اتلاف انرژی جلوگيری می کند.

انواع بلوک های سقفی یونولیتی (پلی استایرن):

قابل اشتعال

غیر قابل اشتعال

در صورتی که از جنس مرغوب این بلوک ها در ساختمان سازی استفاده شود، در برابر آتش مقاوم تر خواهند بود. نوع غیرقابل اشتعال این بلوک ها نیز با رعایت ضوابط محدود شود تا از حریق های گسترده در ساختمان ها جلوگیری شود.

الزامات ایمنی بلوک های سقفی پلی استایرن در برابر آتش

 تنها استفاده از انواع کندسوزشده بلوک های سقفی پلی استایرن منبسط شده مجاز بوده و استفاده از انواع غیرکندسوز ممنوع است.

تولید کنندگان موظف می باشند مدارک لازم دال بر استفاده از مواد اولیه از نوع کندسوز شده برای تولید بلوک را به شرح زیر ارائه نمایند :

مواد اولیه (پودر پلی استایرن منبسط شده محصول کارخانجات پتروشیمی ) باید از نوع کندسوز باشد. در این زمینه باید مدارک فنی معتبر از کارخانه فروشنده مواد اولیه اخذ گردد.

مزایا و معایب فوم پلی استایرن و فوم اکسترود پلی استایرن

مزایا:

۱- محصولات قابل بازیافت هستند.

۲- امکان رشد کپک و قارچ در آنها وجود ندارد.

۳- پایدار بودن

معایب:

۱-قرار گرفتن در معرض نور آفتاب باعث آسیب رسیدن و تغییر رنگ پلی استایرن می شود.

۲- حلال ها باعث آسیب رسیدن به فوم پلی استایرن خواهد شد.

۳- درجه حرارت بالا (بالاتر از ۲۵۰ درجه فارنهایت) باعث ذوب شدن فوم پلی استایرن می شود.

۴- پلی استایرن قابل اشتعال است.