Polystrol (PS)
Polystyrol (PS) ist einer der meist verwendeten Kunststoffe weltweit und das aus gutem Grund: Der thermoplastische Werkstoff ist günstig, leicht zu verarbeiten, in verschiedenen Varianten erhältlich und in nahezu allen Branchen präsent. Die Bandbreite reicht vom Joghurtbecher über Elektronikgehäuse bis hin zum Dämmstoff im Hausbau. Der folgende Beitrag vermittelt einen umfassenden Überblick über Eigenschaften, Herstellung, Varianten, Anwendungen und Recyclingmöglichkeiten von Polystyrol.
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Was ist Polystyrol?
Polystyrol ist ein synthetisch hergestellter Kunststoff, der durch Polymerisation von Styrol (auch: Vinylbenzol) entsteht. Es handelt sich um einen amorphen oder teilkristallinen Thermoplast mit hoher Oberflächengüte und Lichtdurchlässigkeit. In seiner reinen Form ist Polystyrol farblos und durchsichtig, kann aber auch opak eingefärbt werden.
Als preiswerter Massenkunststoff gehört es neben Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) zu den bedeutendsten Materialien der Kunststoffindustrie. Im alltäglichen Leben begegnet uns PS in vielen Formen, z.B. als glasklare CD-Hülle, als schlagfestes Gehäuse von Haushaltsgeräten oder als aufgeschäumtes Styropor in Verpackungen oder Wärmedämmplatten. Modifizierte Varianten wie HIPS, ABS, SAN und ASA erweitern das Einsatzspektrum erheblich.
Eigenschaften von Polystyrol
Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von PS sind so vielfältig, dass sie sich leichter in Listenform darstellen lassen.
- Dichte: 1,03–1,05 g/cm³ (fest); 20–200 kg/m³ (geschäumt)
- Lichtdurchlässig, glatte Oberfläche, hoher Glanz
- Gute Steifigkeit und Festigkeit
- Mittlere Härte, geringe Schlagzähigkeit (außer bei modifizierten Typen)
- Niedrige Elastizität, geringe Wärmeformbeständigkeit (max. 90 °C)
- Sehr geringe Wasseraufnahme und Gasdurchlässigkeit
- Gute dielektrische Eigenschaften (elektrischer Isolator)
- UV-empfindlich und nicht witterungsbeständig
- Brennbar, mit Bildung von Ruß und Schadstoffen
- Chemische Beständigkeit
- Beständig gegen verdünnte Säuren und Laugen, Fette, Öle, Alkohole
- Nicht beständig gegen: aromatische/lösungsmittelhaltige Kohlenwasserstoffe, Oxidationsmittel, chlorierte Lösungsmittel
- Spannungsrisse möglich bei mechanischer Belastung
Die Polystyrol-Varianten im Überblick
Zu all diesen Eigenschaften kommt jedoch noch die Möglichkeit, PS vor oder während der Herstellung gezielt zu verändern. Zur Erweiterung der mechanischen Eigenschaften wurden verschiedene PS-Modifikationen entwickelt. Sie unterscheiden sich teils stark in Festigkeit, Verarbeitbarkeit, Temperaturverhalten und Anwendungsbereich:
GPPS (General Purpose Polystyrene)
- Klar, steif, spröde
- Glänzend, glasklar
- Einsatz z. B. für Lebensmittelverpackungen, CD-Hüllen, Büroartikel
HIPS (High Impact Polystyrene / PS-HI)
- Mit Butadien-Kautschuk modifiziert
- Höhere Schlagzähigkeit, geringere Steifigkeit und Transparenz
- Anwendungen: Gehäuse, Spielwaren, Kühlschrank-Verkleidungen
EPS (Expandiertes Polystyrol / Styropor)
- Weiß, leicht, geschäumt
- Hervorragende Wärme- und Stoßdämpfung
- Anwendungen: Dämmstoff, Verpackungen, Leichtbau
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
- Technischer Kunststoff mit hoher Schlagzähigkeit, Kratzfestigkeit und Wärmeformbeständigkeit
- Anwendungen: Elektronik, Möbelbau, Fahrzeugteile, 3D-Druck
SAN (Styrol-Acrylnitril)
- Transparent, härter und chemikalienresistenter als PS
- Gute Temperaturwechselbeständigkeit
- Einsatz z.B. für Leuchten, transparente Gehäuse
ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylester)
- UV-beständig, wetterfest
- Speziell für Außenanwendungen (z.B. Gartenmöbel oder Fahrzeugteile)
- Syndiotaktisches Polystyrol (sPS)
- Kristallin, opak, sehr hohe Wärmeformbeständigkeit (bis 270 °C)
- Anwendung z.B. in der Elektroindustrie als Konkurrenz zu PBT und PA
Typische Anwendungsbereiche von Polystyrol
Polystyrol ist in zahlreichen Bereichen des Alltags und der Industrie präsent. Seine Varianten ermöglichen Anwendungen mit ganz unterschiedlichen Anforderungen. In der Verpackungs- und Lebensmittelindustrie ist PS besonders weit verbreitet. Als transparenter und hygienischer Werkstoff wird es für Joghurtbecher, Einwegverpackungen, Blisterverpackungen oder Tortenhauben genutzt. In geschäumter Form ist es sehr bekannt als Styropor oder EPS. Hier eignet sich Polystyrol hervorragend als stoßdämpfendes Verpackungsmaterial und für thermisch isolierende Transportboxen.
Auch in der Bauindustrie spielt EPS eine wichtige Rolle: Als Dämmstoff wird es in Wänden, Dächern oder Fußböden eingesetzt, da es bei geringem Gewicht eine ausgezeichnete Wärmedämmung bietet. Varianten wie das druckfeste Styrofoam ermöglichen zudem den Einsatz im Leichtbau.
In der Elektro- und Elektronikbranche kommen modifizierte PS-Typen wie HIPS, ABS oder ASA zum Einsatz. Diese Materialien sind schlagzäh, wärmeformbeständig und elektrisch isolierend. Das sind ideale Voraussetzungen für den Einsatz als Gehäuse von Haushaltsgeräten, Monitoren, Schaltern oder Steckdosen. Der Werkstoff findet sich aber auch in Spielwaren, Büroartikeln, Zahnbürsten, Kleiderbügeln oder Gartenleuchten.
Darüber hinaus wird transparentes Polystyrolglas, also glasklares, plan extrudiertes PS, für Innenverglasungen bei Möbeln, Duschkabinen oder Leuchten eingesetzt. Technische Varianten wie SAN oder ASA erweitern die Einsatzmöglichkeiten auf Bereiche mit erhöhten Anforderungen an UV-Stabilität, Chemikalienresistenz oder Temperaturwechselbeständigkeit. Man findet sie etwa bei Fahrzeugteilen, Gartenmöbeln oder Außenverkleidungen. Die Vielseitigkeit von Polystyrol zeigt sich somit in einem beeindruckend breiten Anwendungsspektrum und reicht von der Einwegverpackung bis zum Hightech-Bauteil.
Recycling von Polystyrol
Dieser Bereich ist ein zentrales Thema in der Kunststoffindustrie. Die Entsorgung und Wiederverwertung von Polystyrol ist nicht zuletzt wichtig wegen der enormen Mengen, die jährlich anfallen. Zwar lässt sich Polystyrol grundsätzlich recyceln, doch stellt besonders expandiertes Polystyrol (EPS) mit seinem hohen Volumen und geringem Gewicht eine logistische Herausforderung dar. Zudem wird es häufig verunreinigt oder mit Flammschutzmitteln versehen, was den Recyclingprozess erschwert.
Im mechanischen Recycling werden sortenreine Polystyrol-Abfälle zerkleinert, entstaubt und im Extruder aufgeschmolzen. Aus dem resultierenden Granulat können neue Produkte entstehen, so z.B. für die Herstellung von Recycling-Platten, leichten Zuschlägen in Beton oder Füllstoffen in der Baustoffindustrie. Bei extrudiertem PS funktioniert dieses Verfahren meist problemlos, bei EPS jedoch nur, wenn keine Fremdstoffe enthalten sind.
Eine vielversprechende Alternative stellt das chemische Recycling dar. Dabei wird Polystyrol in seine Monomer-Bestandteile zurückgeführt, also vor allem das Styrol, um daraus neue Kunststoffe herzustellen. Das ermöglicht im Idealfall eine vollständige Kreislaufwirtschaft. Es ist allerdings technisch aufwendig und daher wirtschaftlich bisher nur begrenzt attraktiv. Auch das Recycling mithilfe von Lösungsmitteln gewinnt an Bedeutung: Hier wird PS gezielt gelöst, gereinigt und wieder ausgefällt. Das ist ein Verfahren, das besonders reines Rezyklat liefern kann.
Neben den technischen Herausforderungen spielt auch die Infrastruktur eine Rolle: Obwohl in Deutschland viele EPS-Verpackungen über den Gelben Sack entsorgt werden dürfen, landet ein Großteil des PS noch immer auf Deponien oder in der Verbrennung. Die Entwicklung neuer Rücknahmesysteme, etwa für Tray-to-Tray-Recycling im Lebensmittelbereich, und die Forschung an biobasierten Alternativen könnten den Weg zu einem nachhaltigeren Umgang mit Polystyrol ebnen.
Lieferformen, Handelsnamen und Alternativen
Polystyrol ist in zahlreichen Lieferformen erhältlich:
- Halbzeuge: Folien, Platten, Blöcke, Rohre, Stäbe, Profile
- Schaumplatten: EPS mit Dichte von 20–200 kg/m³; Styrofoam (hellblau) mit 35–45 kg/m³
Handelsnamen (eine Auswahl):
- PS / EPS: Styropor®, Styrodur®, Neopor® (BASF)
- HIPS: Styronal®, Clearen®, Polyflam®
- ABS: Terluran®, Lustran®, Satran®, Blendex®
- ASA: Luran S®, Centrex®, Geloy®
- SAN: Tyril®, Luran®, Lustran SAN®
Alternativen zu Polystyrol
In Abhängigkeit vom Einsatzzweck können andere Kunststoffe PS ersetzen, unterscheiden sich aber jeweils massiv in der Herstellung und Verarbeitung. Eine Umstellung der Produktion ist daher wenig attraktiv.
- Polypropylen (PP): Höhere Temperaturbeständigkeit, flexibler
- Polyethylen (PE): Hohe Zähigkeit, chemisch beständiger
- Polyvinylchlorid (PVC): UV-stabil, für Außenanwendungen geeignet
- Polyamide (PA), PBT: Technische Kunststoffe mit höherer Festigkeit
- Papierschaum: Biologisch abbaubare Alternative zu EPS
Fazit: Polystyrol – vielseitig, aber umstritten
Polystyrol ist ein preiswerter, leicht verarbeitbarer und vielseitiger Kunststoff mit jahrzehntelanger Erfolgsgeschichte. Seine Varianten, von glasklarem PS über schlagfestes HIPS bis hin zu isolierendem EPS, decken ein breites Anwendungsspektrum ab.
Gleichzeitig steht Polystyrol wegen Umweltproblemen und Recyclingproblemen in der Kritik. Innovationen im chemischen Recycling und biobasierte Alternativen könnten künftig helfen, den Werkstoff nachhaltiger in die Kreislaufwirtschaft einzubinden.