PlastXnow erklärt  Polystyrol: Eigenschaften, Einsatz & Recycling 

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Polystyrol ist ein vielseitiger Kunststoff, der in Verpackungen, Dämmstoffen und Alltagsprodukten eingesetzt wird. Er ist leicht, gut formbar und günstig in der Herstellung. Insbesondere im Alltag ist er weitverbreitet. 

Der Siegeszug von Polystyrol beginnt 1839 in Berlin. Der deutsche Apotheker Eduard Simon beobachtete damals, dass Styrol über mehrere Monate zu einer gallertartigen dickflüssigen Masse verdickt. Unter der Annahme eine Oxidation nannte er sie Styroloxyd.

Allerdings wusste man damals noch nicht genau, was dieses Material chemisch war. Erst in den 1920er-Jahren erklärte der Chemiker Hermann Staudinger, dass es sich um lange Molekülketten (Polymere) handelt. Die industrielle Herstellung von Polystyrol begann dann erst in den 1930er-Jahren, unter anderem in Deutschland und den USA.

Heute gehört Polystyrol zu den wichtigsten Werkstoffen in der Kunststoffproduktion. In Deutschland wurden 2023 knapp 470.000 Tonnen produziert. Auch global wächst der Markt stetig, angetrieben von der Nachfrage nach Dämmstoffen.

Die Statistik zeigt die Produktionsmenge von Kunststoffen in Deutschland nach Kunststoffart in den Jahren von 2021 und 2023. Im Jahr 2023 wurden in Deutschland unter anderem rund 470.000 Tonnen PS und PS-E hergestellt.

Was ist Polystyrol?

Polystyrol (PS) ist ein weitverbreiteter Kunststoff, der aus dem Stoff Styrol hergestellt wird. Er gehört zu den sogenannten Thermoplasten, also Kunststoffen, die sich bei Erwärmung verformen lassen. Polystyrol ist leicht, relativ hart und gut formbar. Im Alltag begegnet man Polystyrol häufig als Material für Kunststoffverpackungen, Einwegbecher oder Dämmstoff. 

Welche PS-Kunststoffarten gibt es?

Polystyrol kann in verschiedene Typen eingeteilt werden, je nach Herstellungsmethode und Eigenschaften. Die wichtigsten sind:

• Allzweck-Polystyrol (GPPS): Es ist die klassische Form von Polystyrol ohne zusätzliche Verstärkungen oder Schäumung. Es wird oft für klare Verpackungen, CD-Hüllen, Laborartikel oder Kunststoffbehälter verwendet.
• Schlagzähes Polystyrol (HIPS): Dem Material wird Kautschuk beigemischt, damit es weniger spröde ist und Stöße besser aushält. HIPS wird zum Beispiel für Gehäuse, Spielzeug oder Innenverkleidungen verwendet.
• Expandiertes Polystyrol (EPS): EPS ist ein geschäumtes Polystyrol. Es besteht zu einem großen Teil aus Luft und ist deshalb sehr leicht. EPS wird häufig als Dämmstoff oder Verpackungsmaterial verwendet. Umgangssprachlich kennt man es oft als „Styropor“.
• Extrudiertes Polystyrol (XPS): XPS ist fester und druckbeständiger als EPS und nimmt weniger Wasser auf. Deshalb eignet es sich besonders gut als Dämmstoff im Bauwesen, zum Beispiel für Kellerwände, Dächer oder Fußböden. 

Wie wird Polystyrol hergestellt?

Polystyrol wird durch die Polymerisation von Styrol gewonnen. Styrol ist ein flüssiger chemischer Stoff, der meist aus Erdöl gewonnen wird. Dabei entstehen lange Molekülketten, die das feste Polystyrol bilden. 

Styrol weist außergewöhnliche Polymerisationseigenschaften auf. Es kann radikalisch, kationisch, anionisch oder mittels Ziegler-Natta-Katalysatoren polymerisiert werden.

Je nach gewünschter Eigenschaft wird das Material anschließend unterschiedlich weiterverarbeitet. Für EPS oder XPS wird Polystyrol zum Beispiel aufgeschäumt, damit ein leichter Schaumstoff entsteht. Für HIPS mischt man Kautschuk hinzu, um das Material schlagfester zu machen.

Eigenschaften von Polystyrol

Polystyrol besitzt eine Kombination aus physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften, die stark von seiner Struktur als amorpher Thermoplast geprägt sind.

Physikalische Eigenschaften

Polystyrol ist leicht und kann je nach Form entweder transparent (wie GPPS) oder opak (wie geschäumte Varianten wie EPS oder XPS) sein. Es hat eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit. Daher eignen sich geschäumte Varianten hervorragend als Dämmstoffe. Gleichzeitig ist die Wärmebeständigkeit eher begrenzt.

Chemische Eigenschaften

Polystyrol ist weitgehend beständig gegenüber Wasser und vielen wässrigen Lösungen. Es ist jedoch empfindlich gegenüber organischen Lösungsmitteln wie Aceton oder Benzin, die es anlösen oder zerstören können. Außerdem ist es ein unpolarer Kunststoff, weshalb es schlecht mit vielen anderen Stoffen reagiert. 

Mechanische Eigenschaften

Die reine Form (GPPS) ist relativ hart und steif, aber auch spröde, sodass es bei Belastung leicht bricht. Durch Modifikationen wie bei HIPS kann die Schlagzähigkeit deutlich verbessert werden. Geschäumte Varianten wie EPS und XPS sind dagegen sehr leicht und gut druckverteilend, aber weniger zugfest und eher für Dämm- und Verpackungszwecke geeignet.

Verarbeitung und Anwendung

Eine der wichtigsten Verarbeitungsmethoden ist das Spritzgießen. Dabei wird PS-Granulat erhitzt, verflüssigt und unter Druck in eine Form gespritzt, zum Beispiel für Gehäuse oder Verpackungen.

Außerdem kann Polystyrol extrudiert werden. Dabei wird es kontinuierlich durch eine Düse gepresst, um Platten, Folien oder Profile herzustellen.

Für geschäumte Varianten wie EPS oder XPS wird das Material mit Treibmitteln versetzt und aufgebläht, sodass ein leichter Schaum entsteht, der anschließend in Formen oder Platten gebracht wird.

Auch Thermoformen ist möglich. Dabei werden Polystyrolplatten erwärmt und über eine Form gezogen, zum Beispiel für Becher oder Schalen. Als Lebensmittelverpackung, zum Beispiel als Joghurtbecher oder Schaumstoffschale, ist Polystyrol zugelassen, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind.

Recycling & Entsorgung

Grundsätzlich ist Polystyrol für das Recycling gut geeignet. Allerdings ist das in der Praxis oft schwierig, weil es häufig in sehr leichter oder verunreinigter Form vorliegt.

Mechanisches Recycling

Eine Möglichkeit ist das mechanische Recycling. Dabei wird das Polystyrol gesammelt, gereinigt, zerkleinert und anschließend eingeschmolzen. Danach kann es wieder zu neuen Kunststoffprodukten verarbeitet werden. Das funktioniert besonders gut bei sortenreinen Materialien wie Produktionsabfällen.

Bei geschäumtem Polystyrol wie EPS (Styropor) ist das Recycling aufwendiger, weil das Material zu über 90 % aus Luft besteht. Deshalb wird es oft zuerst stark verdichtet, damit es transportiert und weiterverarbeitet werden kann. Danach kann es ebenfalls eingeschmolzen oder zu Granulat verarbeitet werden.

XPS und andere feste PS-Produkte können ebenfalls mechanisch recycelt werden. Voraussetzung: Sie wurden sauber getrennt gesammelt.

Chemisches Recycling

Eine weitere Methode ist das chemische Recycling. Dabei wird Polystyrol wieder in seine Grundbausteine (Styrol) zerlegt, die dann erneut zur Herstellung von neuem Kunststoff verwendet werden können. Dieses Verfahren ist jedoch technisch aufwendiger und noch weniger verbreitet.

Entsorgung

Polystyrol wird je nach Form unterschiedlich entsorgt, weil es in vielen Varianten vorkommt:

• Kleine Mengen wie Verpackungen oder PS-Reste gehören in Deutschland in der Regel in den Gelben Sack bzw. die Gelbe Tonne, da sie als Kunststoffverpackungen gelten. 
• EPS kann ebenfalls über die Gelbe Tonne entsorgt werden, muss aber sauber und frei von Lebensmittelresten sein. Größere Mengen oder Baustellenmaterial werden oft separat gesammelt oder müssen zu einem Wertstoffhof gebracht werden.
• XPS aus dem Bauwesen gehört dagegen nicht in den normalen Hausmüll. Dämmplatten oder Bauabfälle müssen in der Regel zum Wertstoffhof oder zu speziellen Entsorgungsstellen gebracht werden.

Herausforderungen

Ein Problem ist das Zerfallen in Mikroplastik. Besonders geschäumte Formen wie EPS brechen leicht in kleine Teile auseinander. Diese winzigen Partikel können von Tieren aufgenommen werden und gelangen so in die Nahrungskette.

Außerdem wird Polystyrol häufig sehr leicht und voluminös eingesetzt, zum Beispiel als Verpackung oder Dämmmaterial. Dadurch entsteht viel Abfall mit großem Volumen, der zwar wenig wiegt, aber schwer zu sammeln und zu recyceln ist.

Ein weiterer Punkt ist die aufwendige oder unzureichende Wiederverwertung. Obwohl Recycling grundsätzlich möglich ist, wird Polystyrol in der Praxis oft verbrannt oder schlecht sortiert, wodurch wertvolles Material verloren geht.

Fazit

Polystyrol ist ein sehr vielseitiger und wirtschaftlich wichtiger Kunststoff, der in vielen Bereichen des Alltags eingesetzt wird. Besonders praktisch sind seine gute Verarbeitbarkeit, sein geringes Gewicht und die Möglichkeit, ihn je nach Bedarf als transparentes Material, als schlagzähe Variante oder als leichtes Dämmmaterial zu nutzen.

Auf einen Blick

Übersicht: Temperaturbereich, Verarbeitung und Anwendungen

Quelle: Wikipedia, Saechtling Kunststoff-Handbuch (Hanser)

Gleichzeitig hat Polystyrol aber auch Nachteile. Es ist in seiner Grundform spröde und empfindlich gegenüber bestimmten Chemikalien. Auch das Recycling ist zwar möglich, wird in der Praxis aber nicht immer effizient umgesetzt.

Transparenz: Dieser Text wurde auch mithilfe von KI erstellt.