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ポリスチレンの起源
ポリスチレンは ポリスチロールとも呼ばれ、スチレンの重合によって製造される広く使用されているポリマーである。
ポリスチレンは透明で硬くもろい素材で、発泡ポリスチレン（EPS）や押出ポリスチレン（XPS）など様々な形状がある。ポリスチレンは、包装材、断熱材、容器、その他の日用品によく使われています。
耐水性があり、化学的に不活性で、酸や塩基には強いが、有機溶剤には弱い。 ポリスチレンの商業生産は1930年代に始まり、世界中で製造・加工されている。
ポリスチレンの一種であるEPSは、包装、断熱材、建築に頻繁に使用されている。
PSの結晶化度
ポリスチレンには、主にアタクチック・ポリスチレンとシンジオタクチック・ポリスチレンの2種類がある。
アタクチック・ポリスチレンは非晶質であり、規則正しい秩序構造を持たないため、結晶性を示さない。 結晶性を示さない。.
一方、シンジオタクチック・ポリスチレンは、直線状の炭素骨格上にフェニル基が交互に並ぶ、非常に規則正しく整然とした構造を持つ。
この規則性により、分子は容易に結晶に詰め込まれ、その結果、結晶構造が形成される。
シンジオタクチック・ポリスチレンの 結晶化度は、より高い融点をもたらす。 融解 温度と剛性が高い。
しかし、完全に結晶性のポリマーはプラスチックとして使用するには脆すぎるため、完全に結晶性のポリマーは存在しないことに注意することが重要である。
ポリスチレンを含むポリマーには非晶質領域が存在し、これが靭性を与え、ポリマーが壊れることなく曲がり、エネルギーを吸収することを可能にしている。
ポリスチレンの融点
ポリスチレンは熱可塑性ポリマーで、通常、室温では固体の状態にあるが、成形や押出成形のために加熱すると溶融する。
ポリスチレンの 融点は、その形状や構造によって異なる。規則的な構造を持つアイソタクチックポリスチレンの 融点は約240℃であり、同じく規則的な構造を持つシンジオタクチックポリスチレンの 融点は約270℃とやや高い。
この融点は 示差走査熱量計 (DSC)DSCは、材料の融点やその他の熱的性質を正確に測定することができる。
規則的な構造を持たない非晶質 ポリスチレンは、特定の温度で溶融するのではなく、ガラス 転移 温度として知られる100℃付近で徐々に軟化する。
このような溶融 温度の違いは、ポリスチレンの分子配列と結晶化度に関係しています。
純粋なポリスチレンは無色透明で硬く、柔軟性に乏しい。
微細な形状に成形することができ、透明または様々な色で製造することができる。
経済的で、プラスチックモデル・キット、ナンバープレート・フレーム、プラスチック・カトラリー、CDジュエリー・ケース、模型製作、レコードの代替材料など、かなり硬質で費用対効果の高いプラスチックが望まれる多くの品目の生産に使用されている。
ポリスチレンは、固体または発泡体の形で存在することができる。
一般的なポリスチレンは透明で硬く脆い。
単位重量当たりの樹脂としては安価で、融点も比較的低い。
最も広く使用されているプラスチックのひとつで、その生産量は年間数百万トンにのぼる。
ポリスチレンの融点
ポリスチレンの 熱 安定性は、その構造と組成に依存する。純粋な ポリスチレンは高温では安定せず、熱分解を起こす傾向がある。
しかし、熱 安定性は安定剤を添加することで改善することができる。規則的な構造を持つアイソタクチック・ポリスチレンは、一般的にアモルファス・ポリスチレンよりも熱安定性が高い。
ポリスチレンの 熱 安定性は、チップDSC (DSC)や熱重量測定など、さまざまな方法で測定することができます。 熱重量分析 分析 (TGA）を使用して測定することができます。 STA PT 1000.
DSC 法は、制御された温度上昇中に材料が吸収または放出する熱量を測定し、融点や軟化点の決定、相転移や反応の調査を可能にする。
TGA 法は、温度の関数として材料の重量変化を測定し、材料の熱 安定性と分解温度を決定するために使用することができます。
ポリスチレンのガラス転移温度
ポリスチレンの ガラス 転移 温度（Tg）は通常100℃前後である。 この温度は、アモルファスポリマーが硬いガラス状から柔らかいゴム状へと転移する温度である。
Tgは、制御された温度上昇中に材料が吸収または放出する熱量を測定するChip-DSCを用いて測定することができ、融点や軟化点の決定、相転移や反応の調査を可能にする。
ガラス 転移 温度は、ポリスチレンの機械的特性と加工性に影響を与える重要なパラメーターである。 Tgを超えると、ポリスチレンは軟らかく可鍛性になり、射出成形のような加工技術に適しますが、Tg以下では硬く脆くなります。
射出成形によるポリスチレン部品の製造
射出成形によるポリスチレン 部品の製造は、溶融したポリスチレンを金型に注入して所望の形状にする一般的なプロセスです。
この工程には、専用の射出成形機と金型が必要で、一般的にはスチール製かアルミ製です。
ポリスチレンは流動性と成形性が良いため、射出成形に適している。
材料の強度と成形性は DIL L75またはTMAを用いて測定することができます。
DIL L75は、温度による材料の長さの変化を測定するダイラトメーターで、材料の熱膨張と熱収縮を知ることができます。
熱機械 分析 （TMA）は、温度と材料に加えられる力の関数として材料の長さの変化を測定し、ガラス 転移 温度や 軟化 温度の決定、材料内の形状や応力の変化の調査を可能にする。
異なるタイプのPS
ポリスチレンは、様々な形状や用途に使用される汎用性の高いポリマーである。
ポリスチレンの種類には次のようなものがある：
固体ポリスチレン：
- そのままの状態では透明で硬く、もろく、適度に硬い。 プラモデル、ナンバープレートフレーム、プラスチックカトラリー、CDジュエリーケースなどに使われる。
発泡ポリスチレン（EPS）：
- 建築用発泡断熱材として使用される。 また、ポリスチレンコンクリートの製造にも粒状で使用され、建築資材として建設業界で使用されている。
ポリスチレンフィルム：
- フィルム製造に使用され、透明で耐久性があり、印刷可能。
用途PS顆粒
DEVICE | CHIP-DSC 1 (Chip-DSC L66 Basic) |
|---|---|
| Heating rate | 50 K/minute |
| Sample mass | approx. 15 mg |
| Sample tray | Open aluminium pans |
| Gas | Static air |
ポリスチレンの環境への影響
ポリスチレン、特に発泡 ポリスチレン （EPS）は環境に大きな影響を与える。 ポリスチレンの生産には石油の使用が必要であり、気候や環境への影響が大きい。
使用後、ポリスチレンは主成分として陸上および海洋廃棄物の原因となる。 ポリスチレンは沿岸ゴミの一般的な要素であり、分解が非常に遅いため、環境中に長期間残留する可能性がある。
さらに、ポリスチレンは埋立地で化学物質を溶出させ、さらなる環境問題を引き起こす可能性がある。 さらに、ポリスチレンは野生動物が摂取する可能性のある小さな粒子に分解されるため、人間と動物の両方の健康を脅かす。
ポリスチレンの主成分であるスチレンは、肝臓障害や神経組織の損傷を引き起こす可能性もある。 こうした環境への影響から、ポリスチレンの使用はすでに制限されているか、禁止されている地域もある。
