Produzione

Il polistirene viene generalmente venduto in forma di sferette o piccoli chips trasparenti, adatti per essere fusi e iniettati negli stampi o trasformati, per calandratura, in lastre per termoformatura o per l'accoppiaggio. Il polistirene viene usato in molti settori applicativi per le sue proprietà meccaniche ed elettriche.

Inoltre viene utilizzato come materiale per la creazione di modelli al posto della cera nei processi di fonderia detti a microfusione (lost foam). Il vantaggio rispetto alla cera, che deve essere sciolta e fatta uscire dallo stampo, è che il polistirene, a contatto con il metallo fuso, sublima lasciando così la cavità vuota.

È anche largamente utilizzato per i sistemi di isolamento a cappotto, in particolare viene utilizzato l'EPS 120 in pannelli di diverso spessore e di dimensioni da 100×50 centimetri.

I sistemi produttivi impiegati per l'utilizzo del PS

• La formatura per estrusione :

viene adottata per la produzione di profili, films, fibre, fogli, tavole e tubi in policarbonato, polimetilmetacrilato, cloruro di polivinile o polietilene. La resina, preventivamente riscaldata, viene fatta passare sotto pressione attraverso una filiera (sagomata in ragione del profilo da ottenere) e prontamente raffreddata all’uscita dalla macchina, in modo da farle conservare la sagoma acquisita.

• La formatura per laminazione o calandratura :

la massa termoplastica viene fatta passare attraverso una serie di rulli caldi posti in sequenza, i quali pressano la resina determinandone lo spessore e trasformandola in lastre sottili o in fogli continui. Una volta uscito dalla calandra, il prodotto viene raffreddato e rifilato lungo i bordi.
Con questo procedimento si possono inserire nel polimero materiali di rinforzo (come tessuti), effettuare stampe in rilievo o ottenere fogli di spessore ridottissimo (0,04 mm.).

• La formatura per iniezione :

è il metodo più utilizzato, mediante il quale la resina in forma granulare viene riscaldata, iniettata dentro uno stampo sagomato in ragione della forma che dovrà assumere il prodotto e raffreddata per renderla solida. Con questo procedimento è possibile unire numerosi componenti di plastica mediante accoppiamento geometrico.

• La formatura per colata o stampaggio :

si esegue riscaldando la resina, colandola all’interno dello stampo e raffreddandola.

• La formatura per decompressione o termoformatura :

si usa per ottenere elementi, lastre o fogli, di forma complessa. La lastra o il foglio viene messo sullo stampo, viene riscaldato e fatto aderire perfettamente alla superficie dello stesso mediante l’aspirazione dell’aria presente nell’interspazio stampo – elemento.

• La formatura per spalmatura :

viene impiegata per creare uno strato plastico sottile su materiali di supporto (tessuti, carta, etc.). La lavorazione consiste nello spalmare con adeguati rulli la resina fluida sulla superficie del supporto.

Oltre alle lavorazioni indicate, i materiali termoplastici possono essere foggiati con tecniche analoghe a quelle impiegate per la lavorazione delle leghe leggere e del legno: possono cioè essere forate, fresate, tagliate, segate, inchiodate, rifinite superficialmente con pialle, smerigliatrici, etc., oltre che saldate e incollate tra loro.

I materiali polimerici, per essere impiegati sul mercato, subiscono anche lavorazioni superficiali. Le più frequenti sono : lo stampo, l’incisione, il trasferimento di una pellicola su una o più facce del pannello plastico, la serigrafia, la lucidatura e la goffratura.

La realizzazione di disegni e stampe in rilievo su semilavorati - lastre o oggetti -termoplastici avviene mediante la goffratura degli stampi metallici. A tale scopo, lo stampo viene sgrassato e pulito e ne vengono protette le zone non interessate dalla lavorazione. Il disegno o il motivo decorativo viene trasferito sulla superficie dello stampo mediante l’applicazione di un film plastico tracciato ad inchiostro. Viene quindi passato acido nitrico per incidere le parti non disegnate. Il procedimento di goffratura degli stampi consente di caratterizzare con migliaia di disegni diversi le superfici degli elementi termoplastici, rendendole al contempo più resistenti alle abrasioni e ai graffi e meno scivolose

I due più comuni tipi di polistirene

• Polistirene Espanso Sinterizzato (EPS) :

Si ottiene immergendo in acqua granuli di polistirene e aggiungendo all'acqua una quantità di pentano dal 2% all'8%. Quindi si comprime il tutto e il pentano (che è insolubile in acqua) si diffonde nei granuli. I granuli così trattati possono essere stoccati per qualche mese prima di subire l'espansione. Per l'espansione i granuli vengono posti in una camera con una parete mobile. Viene soffiato dentro vapore acqueo a circa 120-130 °C provocando il rammollimento della plastica e il successivo rigonfiamento dovuto all'ebollizione del pentano imprigionato nel polimero. Si ottengono quindi sferette di schiuma di polistirene. La temperatura del vapore viene quindi innalzata per fare fondere la superficie esterna delle sferette. In seguito la parete mobile della camera si sposta come in una pressa e sinterizza il monoblocco di pallini di EPS. Solitamente questi blocchi devono essere tagliati in lastre per poter essere venduti, e il taglio può avvenire con un filo caldo o con un filo a movimento intermittente. La densità che si raggiunge è di 20–50 kg/m³.

• Polistirene espanso estruso (XPS) :

I granuli di polistirene vengono immessi in un estrusore a vite senza fine dove vengono fusi; si insuffla poi del gas in pressione, e il fuso esce nella forma voluta attraverso una trafila posta in testa all'estrusore. All'uscita, la differenza di pressione determina la schiumatura del gas dal polistirene. La densità che normalmente raggiunge in questo modo è di circa 35 kg/m3 ma è possibile raggiungere densità sia inferiori sia maggiori (dai 25/28 kg/m3, fino a circa 50 kg/m3).
Usato per produrre principalmente imballaggi e isolanti termici, ma anche vaschette per alimenti, posate, piatti, tappi, etc.

Le applicazioni tipiche del PS

- Vaschette da gelato

- Vaschette per il pesce

- Seminiere

- Imballi per elettrodomestici

- Imballaggi

- Isolante termico in edilizia

- Pannellature sandwich isolanti o per il cosiddetto "isolamento a cappotto

- Isolante delle vibrazioni meccaniche

- Isolante acustico di medie prestazioni

- Modellistica e Scenografia