Polystyreenin ominaispaino ja toiminnalliset ominaisuudet
Polystyreeniä valmistetaan polymeroimalla styreeniä, mistä lopputuotteen nimi tulee. Polystyreenin lähtöaine styreeni on väritön neste, joka ei liukene veteen vaan alkoholi- ja eetteriliuoksiin. Tämän muovityypin etuja ovat täydellinen vedenkestävyys, huomattava kemiallisten aineiden kestävyys ja läpinäkyvyys.
Polystyreeniä valmistetaan useilla menetelmillä:
- Puhtaiden monomeerien polymerointi eli massapolymerointi.
- Polymerointi liuottimissa.
- Polymerointi vesiemulsiossa.
Ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ansiosta polystyreeniä voidaan jatkojalostaa. Suosituin menetelmä on paineenalainen ruiskuvalu. Prosessissa käytetään jauhe- ja raemuotoista polystyreeniä.
Sitä käytetään laajalti rakentamisessa. Yleisimpiä käyttötapoja ovat:
- Värilliset verhouslaatat huoneisiin, joissa on suuri kosteus ja likaantumisaste
- Huokoiset lämmön- ja ääneneristyslaatat
- Lateksimaali sisätilojen viimeistelyyn
- Kosteudeneristyskalvot
- Suuren valonläpäisykyvyn ansiosta polystyreeni soveltuu hyvin lasin korvikkeeksi
Polystyreenin toiminnalliset ominaisuudet
Valmistusmenetelmän mukaan erotetaan massapolymeroitu ja emulsiopolymeroitu polystyreeni. Tavallisessa lämpötilassa polystyreenit ovat kimmoisia. Polystyreenin ominaispaino on 1,05 g/cm³, kun taas raaka-aineena käytettävän styreenin ominaispaino on vain 0,909 g/cm³.
| Materiaali | Ominaispaino (g/cm³) |
| Polystyreeni | 1,05 |
| Polystyreenin raaka-aine | 0,909 |
Tämän arvon avulla voidaan laskea 1 m³:n polystyreenin paino: tiivis polystyreeni painaa noin 1050 kg. Noin 90-100 °C:seen kuumennettaessa polystyreeni pehmenee ja muuttuu muovautuvammaksi. Tämä liittyy materiaalin lasisiirtymään eikä tavalliseen sulamiseen. Valonläpäisykyky on erittäin suuri, jopa 90 % auringonsäteistä. Eetterit, aromaattiset liuottimet ja tietyt hiilivetyliuottimet voivat vaurioittaa tai liuottaa polystyreeniä, joten materiaalin yhteensopivuus liuottimien kanssa on tarkistettava erikseen. Eri menetelmillä valmistettujen polystyreenien merkittävä ero on molekyylimassa:
- Massapolymeroidun polystyreenin molekyylimassa on 300000-500000.
- Vesiemulsiota käytettäessä se on 70000-200000.
Tällä arvolla on suuri merkitys käytössä. Pienen molekyylimassan polystyreenit ovat hauraita ja heikkoja. Hankinnassa arvoon on kiinnitettävä huomiota: lujalla ja pitkäikäisellä rakennusmateriaalilla sen on oltava vähintään 100000.
Polystyreenin valmistusmenetelmät
Yleisimmin käytetään jatkuvaa massapolymerointia ja vesiemulsiomenetelmää. Ensimmäisessä menetelmässä styreeni kaadetaan lämmitettyihin muotteihin ja tiivistetään, jolloin syntyy läpinäkyvä ja kiinteä materiaali. Lopputuote saa kovettumisastian muodon. Astioina käytetään useimmiten pitkänomaisia suorakaidemuotteja eli lohkoja. Tällä valmistusmenetelmällä polystyreeni saa muihin menetelmiin verrattuna suuren molekyylimassan. Vaikutus perustuu raaka-aineen alhaiseen kuumennuslämpötilaan 30-40 °C.
Muilla menetelmillä polystyreeniä valmistettaessa lämpötila voi vaihdella 60-90 °C. Raaka-aineeseen lisätään myös initiaattoria eli bentsoyyliperoksidia, joka nopeuttaa kovettumista. Menetelmällä on valitettavasti huomattava haitta: polystyreeniin voi muodostua halkeamia.
Polystyreenin valmistuksella vesiemulsiomenetelmällä on seuraavat edut:
- Muodostuva lopputuote on hienoa jauhetta
- Valmistusprosessi kestää lyhyen ajan
- Polystyreeni ei sisällä monomeerejä valmistusprosessin jälkeen
Usein kysytyt kysymykset
Kuinka paljon 1 m³ polystyreeniä painaa?
Tiiviin polystyreenin tiheys on noin 1,05 g/cm³, joten 1 m³ painaa noin 1050 kg. Vaahdotettu polystyreeni painaa kuutiometriä kohti paljon vähemmän, koska huomattava osa sen tilavuudesta koostuu ilmaa sisältävistä umpisoluista.
Miksi polystyreenin ja solupolystyreenin painot eroavat paljon?
Tiivis polystyreeni on kiinteä polymeeri, kun taas solupolystyreenin rakenne on huokoinen. Sisällä olevan suuren ilmamäärän vuoksi solupolystyreenilevyt ja -harkot painavat samalla tilavuudella huomattavasti vähemmän.
Missä lämpötilassa polystyreeni alkaa pehmetä?
Tavallinen polystyreeni alkaa pehmetä selvästi noin 90-100 °C:n alueella. Tämä ei ole sama asia kuin sulaminen, joten kuumennettaessa on otettava huomioon materiaalilaatu ja käyttöolosuhteet.