Polystyrol (PS) durch die besonders gegen Jahresende enorm gestiegenen Rohstoffpreise und damit Polymerpreise

Transkript

1 Bedarf steigt weiter. Polystyrol zählt nach wie vor zu den mengenmäßig wichtigsten Thermoplasten und rangiert nach PE, PP und PVC unverändert an vierter Stelle. Geprägt von Preisdruck und Preisvolatilität, bewegt sich einiges auf dem Polystyrol-Markt, und die Branche konsolidiert weiter. Dennoch werden Produktund Verfahrensinnovationen weiterhin einen hohen Stellenwert haben. HANS-DIETER SCHWABEN D er Verbrauch an PS in Europa war im Jahr 2004 leicht rückläufig. Der Absatz der europäischen Polystyrolhersteller ist vor allem im letzten Drittel des Jahres zurückgegangen. Im Vergleich zu den letzten vier Monaten des Vorjahrs (2003) betrug der Rückgang 13 %, was Polystyrol (PS) durch die besonders gegen Jahresende enorm gestiegenen Rohstoffpreise und damit Polymerpreise begründet ist und vor allem in dieser Zeit zu Lagerabbau bei den Verarbeitern geführt hat.mit etwa 2.6 Mio. t liegt Europa im Verbrauch nach wie vor leicht hinter der nordamerikanischen und deutlich hinter der asiatischen Region, die mit etwa 44 % am meisten Polystyrol verarbeitet hat (Bild 1). Mittelfristigen Schätzungen zufolge wird das europäische Marktwachstum in den nächsten zehn Jahren im Durchschnitt bei etwa 2 % und das weltweite Marktwachstum bei etwa 3,5 % liegen. Vergleicht man West- mit Osteuropa, so hat im Osten ein Verbrauchszuwachs von etwa 10 % stattgefunden, Polystyrol, seine Copolymere und Blends finden in einem breiten Bereich ihre Anwendungen: angefangen von der Verpackung über die Kühl- und Haushaltsgeräteindustrie bis hin zur Unterhaltungselektronik während der Verbrauch im Westen um knapp 5 % zurückgegangen ist. Darüber hinaus lässt sich für Westeuropa ein branchen- bzw. verarbeitungstechnischer Trend ausmachen: Die Folienextrusion, die hauptsächlich bei der Lebensmittelverpackung eingesetzt wird, wächst, die Spritzgießverarbeitung hingegen wandert aus Westeuropa V 68 Carl Hanser Verlag, München Kunststoffe 10/2005

2 ab, in erster Linie nach Osteuropa, in die Türkei, aber auch weiter nach Asien. Konsolidierung und Wettbewerb Der Konsolidierungsprozess auf Seiten der westeuropäischen Polystyrolhersteller ist auch in den Jahren 2004 und 2005 weiter fortgeschritten, so dass (Tabelle 1) heute nur noch fünf große Anbieter auf dem westeuropäischen Markt agieren: Dies sind Nova Innovene (der neue Zusammenschluss von BP mit Nova Chemicals), Totalfina Petrochemical (ehemals Atofina), Dow, Polimeri Europa und BASF. Die (Über-) Kapazitäten sind leicht rückläufig, da einige der Wettbewerber in den vergangenen zwei Jahren Teile ihrer BASF Totalfina Dow Polimeri Hüls Huntsman BP Shell Neste BASF Totalfina Dow Polimeri Nova Innovene Tabelle 1. Konsolidierung der Polystyrolhersteller durch Verringerung der Anzahl an Wettbewerbern Anlagen stillgelegt haben. Insgesamt ist dadurch die westeuropäische Gesamtkapazität zur Produktion von Polystyrol um etwa t auf etwa 3 Mio. t zurückgegangen. Weitere Polystyrolanlagen gibt es in der Ukraine, in Bulgarien, Russland (sechs Produzenten), Polen (Dwory) und in der Tschechischen Republik (Firma Kaucuk). Importe aus Asien spielen auf dem europäischen Markt kaum eine Rolle: Von ihren Kostenstrukturen ist die Polystyrolindustrie Europas wettbewerbsfähig. Unter den fünf westeuropäischen Anbietern ist das neue Joint Venture Nova Innovene mengenmäßig Marktführer bei Polystyrol und EPS. Die Reduktion auf nur noch Weltmarkt fünf Anbieter setzt den Trend der letzten Jahre fort, der durch unbefriedigende Auslastung und unbefriedigende Margen verursacht wird. Auf der Anbieterseite findet nicht nur firmenübergreifende Konzentration, sondern auch interne Konsolidierung statt, das heißt, dass die wenigen großen Polystyrolhersteller mit schlanken Geschäftsmodellen arbeiten. Polystyrol- Compounds und -Blends wird es aus den Händen der Großunternehmen in Zukunft kaum mehr geben. Es hat sich fast überall die Erkenntnis durchgesetzt, dass die Strukturen zum Einfärben, Additivieren und Mischen in der letzten Veredelungsstufe beim Verarbeiter an kleinen Maschinen viel effizienter durchzuführen sind. Das mengenmäßig größte Anwendungsgebiet für Polystyrol ist die Herstellung formstabiler Verpackungen. Unter den Spritzgießanwendungen ragt das Einsatzgebiet Büromaschinen / Unterhaltungselektronik hervor, und der dritte große Bereich ist nach wie vor die Verwendung von extrudierten Polystyrolplatten, die unter anderem für die Herstellung von Kühlgeräten eingesetzt werden (Titelbild). Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren Die Herstellungsverfahren für Polystyrol sind heute weit ausgereift; die führenden Produzenten in Europa betreiben World-Scale-Anlagen. Bei den großen Polystyrolherstellern Kunststoffe Bild 1. Weltweiter Polystyrolverbrauch im Jahr 2004, aufgeteilt nach Regionen (gesamt: 11,6 Mio. t) (Quelle: BASF) geht der Trend allgemein von einem breiten zu einem engen Sortiment. Beispielsweise hat die BASF zwischen Mitte 2003 und Mitte 2004 ihr Angebot an Polystyrol-Typen von etwa 400 auf 10 zurückgefahren und bietet nur noch ungefärbte Ware an. Andere Wettbewerber gehen oder gingen bereits einen ähnlichen Weg. Diese Entwicklung bringt dem Anbieter wie dem Verarbeiter Kostenvorteile: Auf der einen Seite muss ein Commodity-Kunststoff wie Polystyrol unter hocheffizienten und logistisch einfachsten Bedingungen hergestellt werden. Auf der anderen Seite gewinnt der Verarbeiter beim Übergang zum Selbsteinfärben an Flexibilität, die ihm vor Bild 2. Ästhetische High-Tech-TV-Geräte von Loewe besitzen einen Rahmen aus Polystyrol (Foto: Loewe) allem bei häufigem Produktwechsel zu Gute kommt. Rohstoffproduzenten, Maschinenhersteller und Verarbeiter kooperieren intensiv, um das bisher noch ungenutzte Potenzial speziell bei der Extrusion, aber ebenso beim Thermoformen und Spritzgießen zu nutzen. Durch die gemeinsame Arbeit an der effizienten Auslegung von Maschinen kann nicht nur die Qualität verbessert werden; auch weitere Einsparungen im Verarbeitungsprozess sind zu erzielen. Neue Produkte und Anwendungen Auch wenn die Zahl der kommerziell erhältlichen Polystyrol-Typen sinkt, finden doch gerade deshalb Neuentwicklungen statt. Denn besonders im beschränkten Produktsortiment müssen die zentralen Eigenschaftskombinationen für den Werkstoff abgebildet werden. Die BASF hat ihre 500er-Glanzreihe durch ein multifunktionales Produkt ersetzt (PS 454 C-neu), das den Glanz der früheren 500er-Produkte mit der guten Fließfähigkeit und Schlag- 70 Carl Hanser Verlag, München Kunststoffe 10/2005

3 festigkeit des ehemaligen PS 454 C kombiniert. Mit PS 145 D bietet die BASF ein Standard-Polystyrol an, das als Abmischkomponente für schlagfestes Polystyrol zur Verfügung steht und vor allem für die Herstellung von FFS-Folien (FFS: Form- Fill-Seal) entwickelt wurde. Das Material sorgt dafür, dass die FFS-Folie die Anforderungen der Verarbeiter an geringem Schrumpf erfüllt. Im Spritzgießen ermöglicht PS 145 D gegenüber dem Kunststoffe 10/2005 Standardmaterial PS 143 E günstigere Zykluszeiten und ist gleichzeitig gut für die Herstellung von Farbmasterbatches geeignet. Das syndiotaktische Polystyrol Questra, vom Eigenschaftsprofil her ein technischer Kunststoff, wurde von Dow Anfang 2005 vom Markt genommen, da es seine Einsatzfähigkeit nicht von den Nischen- zu den großen Marktsegmenten erweitern konnte. Wo Polystyrol klassisch eingesetzt wird z. B. in der Unterhaltungselektronik ist der Werkstoff auch an allen Innovationen beteiligt, die in dem jeweiligen Gebiet entstehen. Das umfasst bei Gehäusen von TV-Geräten heute auch Flachbildschirme auf LCD- und auf Plasma-Basis, wie die anspruchsvollen Produkte von Loewe (Bild 2). Der Frontrahmen dieser Geräte besteht aus Polystyrol, das trotz seines hohen Reifegrads als Werkstoff für solche zukunftsweisenden Designs geeignet ist. Im interpolymeren Wettbewerb zeichnet sich zurzeit ein Trend ab, der dazu führt, dass Getränke auf Milchbasis, die in der Vergangenheit vorwiegend in Bechern angeboten wurden, nun in Flaschen erhältlich sind. Sie sind im Gegensatz zum Becher wiederverschließbar und robuster im Transport. An der breiten Einsetzbarkeit von Polystyrol in diesem Sektor wird mit Hochdruck gearbeitet. Auch der Markt für High-End- Bild 3. Der dänische Hersteller Nunc A/S verwendet Mikroträgerplatten aus Polystyrol mit funktionalisierten Oberflächen für den medizinischen Gebrauch (Foto: Nunc) Anwendungen wie im Medizinbereich wächst.die dänische Firma NuncA/S,Hersteller von Kunststoffprodukten für den Laborbereich, verwendet Polystyrol zum Beispiel für Pipetten, Röhrchen, Objektträger und funktionell beschichtete Mikroträgerplatten (Bild 3). Blends und Styrol- Butadien- Blockcopolymere Durch den gezielten Einbau von Butadien entstehen aus Polystyrol die Styrol-Butadien-Blockcopolymere (SBS), die mit Hilfe ihrer maßgeschneiderten Molekülarchitektur besondere Eigenschaften beisteuern und heute vornehmlich in Mischungen mit Polystyrol zur Herstellung hochtransparenter Lebensmittelverpackungen verwendet werden (Bild 4). Durch die Kombination aus hoher Transparenz, Zähigkeit und Bruchfestigkeit der V Exzellente Einspritzreaktionszeiten und stabiler Nachdruck durch AC-Hochleistungsservomotoren Reproduzierbarer Präzisionsspritzguss durch starren Schließmechanismus und Rahmen Wartungsfrei während der gesamten, erweiterten Betriebsdauer der Maschine 71

4 thermoplastischen SBS-Polymeren (BASF-Handelsname: Styrolux) und die Mischbarkeit mit Polystyrol über einen weiten Bereich eröffnet sich für Blends ein breit einstellbares Eigenschaftsspektrum. In der Extrusion wie im Spritzgießen findet sich der Werkstoff wieder, vor allem in transparenten Lebensmittelverpackungen wie Bechern, Schalen und Deckel. Hier trägt im Fall von Styrolux die EU- und FDA-Konformität für den Einsatz in Lebensmittelverpackungen zum Erfolg der Materialien bei. Neben den klassischen, thermogeformten Bechern und Schalen aus SBS-Polymeren sind jedoch auch zähe Dünnfolien ein Einsatzgebiet. Sie finden beispielsweise bei der Verpackung von Frischsalaten Verwendung, weil sich dort vor allem die gute Sauerstoff- und Wasserdampfdurchlässigkeit als nützlich erweist. Dazu kommen das noch recht neue Feld der Schrumpfund Etikettierfolien und die Twistfolien, die z. B. zum Verpacken von Bonbons benutzt werden. Durch ihre Vielseitigkeit finden sich die SBS-Blockcopolymere auch in Spritzgießanwendungen wieder, die von medizintechnischen Artikeln über Spielzeug bis zu Sanitär- und Büro-Produkten reicht. Die Kombination der SBS-Polymeren mit Polystyrol eröffnet vor allem in der Extrusion neue Märkte und Anwendungen. Noch einen Schritt weiter kann man gehen, wenn eine Mischung aus den beiden Thermoplasten Polystyrol und SBS noch durch ein Bild 4. Transparente Lebensmittelverpackungen sind typische Anwendungen für SB-Copolymere thermoplastisches Elastomer ergänzt wird, das ebenfalls aus Styrol und Butadien besteht. Die BASF stellt ein solches S- TPE unter dem Markennamen Styroflex her. Mischungen mit PS/SBS oder HIPS verleiht dieses Polymer nochmals einen weiteren Zähigkeitsgewinn, der besonders bei Anwendungen in der Kälte (Beispiel: Eisverpackungen) von Vorteil ist. Instrumente zur Ökologie und Toxikologie In vielen Lebensmittelverpackungen hat sich Polystyrol als Werkstoff der Wahl durchgesetzt. Aus den verschiedensten Gründen wird heute aber auch noch ein erheblicher Teil an Pappe, Papier und Glas in diesem Segment verwendet, oftmals auf Basis falsch verstandener Umweltargumente und ganz zu unrecht.es stehen inzwischen einige Untersuchungsmethoden zur Verfügung, die dem Endanwender helfen können, die ökologischen mit den ökonomischen Eigenschaften verschiedener Produktalternativen zu vergleichen. Die BASF hat die vom TÜV geprüfte Ökoeffizienzanalyse entwickelt, eine Methode, die es erlaubt, für einen ganz bestimmten, wohl definierten Kundennutzen z. B. für das Verpacken von 500 ml Joghurt (Bild 5) oder die Verwendung von Geschirr auf einer Großveranstaltung mit 400 Besuchern verschie- 72 Carl Hanser Verlag, München Kunststoffe 10/2005

5 dene Möglichkeiten von der Wiege bis zur Bahre durchzurechnen und die ökoeffizienteste Lösung zu finden. Bei solchen Analysen hat es sich gezeigt, dass Polystyrol in vielen Fällen deutliche Vorteile gegenüber alternativen Verpackungen wie Glas oder Pappe ins Feld führen kann, beispielsweise beim Vergleich zwischen Einweg/Service- und Mehrwegverpackungen. Auch bei der Analyse des Migrationsverhaltens und damit auch bezüglich lebensmittelrechtlicher Fragestellungen hat sich im Verpackungsmarkt viel getan. Für Polystyrol, aber ebenso für andere Werkstoffe wie ABS, SB-Polymere und einige technische Kunststoffe lässt sich das von der Fabes GmbH in München erstellte Computerprogramm Migratest Lite 2001 dazu verwenden, die Diffusion verschiedener Inhaltsstoffe aus Kunststoffen zu berechnen ein Instrument, mit dessen Hilfe sich der Verarbeiter ein interessantes Potenzial zur Kostensenkung erschließen kann. Fazit Die zentralen Entwicklungen im inzwischen 75 Jahre alten Commoditymarkt des Polystyrols in Europa sind strategische Konsolidierungen, die Optimierung der Verarbeitungsbedingungen und die Kunststoffe 10/2005 Kunststoffe Bild 5. Das Ökoeffizienzportfolio erlaubt für einen ganz bestimmten Kundennutzen, z. B. für das Verpacken von 500 ml Joghurt, die ökoeffizienteste Lösung zu finden Entwicklung multifunktioneller Produkte. Neue Anwendungen ergeben sich durch interpolymeren Wettbewerb mit Polypropylen und ABS der oft preis- und nicht nur eigenschaftsgesteuert ist sowie durch die Entwicklung neuer Märkte für Blends mit SB-Polymeren. Der Polystyrolbedarf wird weiter steigen, jedoch mit niedrigeren Wachstumsraten als in der Vergangenheit. DER AUTOR DR. HANS-DIETER SCHWABEN, geb. 1956, ist als Produktmanager Polystyrol bei der BASF AG, Ludwigshafen, tätig; SUMMARY PLAST EUROPE Polystyrene (PS) NEED CONTINUES TO RISE. Polystyrene still ranks among the quantitatively most important thermoplastics and after PE, PP and PVC is invariably in fourth place. Pushed by price pressure and price volatility, there is some movement on the polystyrene market, and the industry continues to consolidate. In addition product and procedure innovations will have high value nevertheless. NOTE: You can read the complete article by entering the document number PE on our website at