Polystyren je jedním z nejběžnějších plastových materiálů, se kterými se můžete setkat v každodenním životě i ve stavebnictví. Díky své lehkosti, izolačním vlastnostem a snadnému tvarování našel uplatnění v mnoha oblastech - od jednorázových obalů až po zateplování domů. V celosvětovém měřítku výroby plastů tvoří polystyrenové hmoty objem cca 9-10 %.
Co je polystyren a jaké jsou jeho druhy?
Polystyren je termoplastický polymer, který vzniká polymerací styrenu, bezbarvé kapaliny získávané z ropy. Základem všech druhů polystyrenových plastů je styren - velmi hořlavá látka. Styrenové plasty patří do skupiny termoplastů. Produktem polymerace styrenu je polystyren a dále tam patří jeho kopolymery. Prvopočátky historie styrenových plastů začal psát roku 1839 Eduard Simon, který objevil monomer styrenu. Rozlišujeme 3 základní druhy polystyrenů.
Standardní polystyren (PS nebo GPPS)
Standardní polystyren (PS, označovaný také jako GPPS - z angl. General Purpose Polystyrene) je vzhledově podobný plexisklu - je čirý a křehký, skvěle formovatelný. Je současně teplotně stabilní a má nízkou hmotnost, proto je ideální na výrobu prostřednictvím vstřiku do forem. Tento druh polystyrenu je používán především pro svoje optické vlastnosti - má vynikající průhlednost, vysoký lesk (proto se mu někdy říká krystalický). Pevnost standardního polystyrenu ovlivňuje teplota a čas expozice, není náchylný na vzdušnou vlhkost, odolává teplotám do cca 60 °C (až 90 °C). Má dobré elektrické a dielektrické vlastnosti, má však sklon ke korozi za napětí. Nepodléhá působení běžných neoxidujících kyselin, louhů, alkoholů, roztoků solí a některých olejů a tuků. Naopak podléhá působení organických rozpouštědel - např. benzínu, aromatických a chlorovaných uhlovodíků, ale také ketonům a esterům. Z GPPS se vyrábí kupříkladu výrobky pro zdravotnické a laboratorní účely (zkumavky, pipety, Petriho misky apod.), kelímky na jednorázové použití, obaly na CD, lahve, víka, podnosy a jídelní tácy, přepravky a nátěry na lesklé papíry. Standardní polystyren je vyráběn a dodáván jako granule (nasekané malé válečky) nebo ve formě pelet (zakalené hrany), které jsou uchovávány a přepravovány v pytlích na paletách, příp. ve velkoobjemových vacích (tzv. big-bags).
Houževnatý polystyren (HIPS)
Houževnatý polystyren (HIPS - z angl. High Impact Polystyrene) je kopolymer styrenu a butadienu. Při výrobě se do makromolekuly polystyrenu vloží molekuly kaučuku (procesem roubování nebo směšování). Z hlediska optických vlastností není průhledný, zato je průsvitný. Jeho výsledné vlastnosti značně ovlivňuje podíl kaučukové složky, která tvoří 5-15 %. Čím více je v materiálu kaučuku, tím nižší je jeho pevnost a tuhost a naopak se zvyšuje tažnost a rázová houževnatost, a to i při nízkých teplotách (až -90 °C). Kaučuk pohlcuje mechanickou energii způsobenou např. úderem - dodávanou energii pohltí. Houževnatý polystyren je méně odolný působení chemických látek a zhoršují se dielektrické vlastnosti a odolnost vůči povětrnostním vlivům, nasákavost je u něj vyšší. Z hlediska využití je tento plast velmi populární právě pro svou lehkou opracovatelnost, nízké náklady a vysokou životnost. Výroba probíhá vstřikováním, extruzí či tvarováním za tepla. Z HIPS se vyrábí např. obaly a výrobky na jednorázové použití (kelímky, příbory), spotřební elektronika, hračky, chladicí vložky a počítačové kryty, různé díly nábytku, ramínka na oděvy, kryty disků automobilových kol, krabice na potraviny a díly do chladniček. Houževnatý polystyren je vyráběn a dodáván jako granule nebo ve formě pelet.
Expandovaný/zpěňovatelný polystyren (EPS)
Expandovaný pěnový polystyren patří k nejpoužívanějším typům tepelné izolace. Vyrábí se napěněním polystyrenových perlí o velikostech podle druhu použití (cca 0,63 - 3,15 mm). Označuje se zkratkou EPS a číslem, které vyjadřuje napětí v kPa při 10% stlačení. Fritz Stastny, brněnský rodák, vynalezl EPS kuličky, které začala firma BASF vyrábět v roce 1949, kdy získala patent. EPS perličky se vyrábějí v několika velikostech dle účelu použití a jsou skladovány v zásobnících a dopravních silech. K jejich finální úpravě dochází dle konkrétních požadavků u výrobce. Tento druh polystyrenu rozlišujeme dále dle různých výrobních metod.
Čtěte také: Recenze forem na chodníky
Výroba EPS
Základní surovinou pro výrobu pěnového polystyrenu je tzv. zpěňovatelný polystyren, který se výrobcům dodává ve formě perlí. V základním polymeru se působením přehřáté vodní páry v předpěňovacím zařízení iniciuje napěnění nadouvadla, které způsobí zvětšení objemu kuliček základního polymeru o 20 až 50 % oproti jejich původnímu objemu. EPS perličky se vyrábějí v několika velikostech dle účelu použití. Kuličky z předpěňovače se přemístí do zrajících zásobníků vyrobených z perforované tkaniny. V čerstvě vypěněných perlích se během ochlazení vytvoří podtlak, způsobující vysokou citlivost perlí na mechanické poškození a znemožňující jejich další okamžité zpracování. Difuzí vzduchu se podtlak vyrovná, perle získávají větší mechanickou pružnost a zlepšuje se jejich další zpracovatelnost. Perle se současně i suší. Doba zrání závisí na množství sypké hmoty a druhu zpracovávané suroviny. Pomocí pneumatické dopravy se perle dopravují do blokové formy. Dutina blokové formy ve tvaru kvádru s parními tryskami ve stěnách se zcela vyplní předpěněnými perlemi a vystaví opět působení syté vodní páry. Perle změknou a působením pentanu a vzduchu v buňkách opět expandují. Polystyrenové perly se působením páry a tlaku po určitou dobu „svařují“ do tvaru formy - bloku. Po vyjmutí z formy musí být blok stabilizován v závislosti na objemové hmotnosti. Před vlastním rozřezáním bloků na desky je třeba tyto nechat potřebný čas odležet, aby uvnitř horký blok vychladl a jednotlivé perle nabyly konečné pevnosti. Bloky jsou po vyzrání rozřezány teplým odporovým drátem na desky a následně expedovány. Na konci linky se nachází balicí stroj. Styren i pentan používané při výrobě pěnového polystyrenu jsou látky běžně se vyskytující v přírodě. Jako nadouvadlo se používá pentan patřící mezi lehké uhlovodíky, které kromě jiného vznikají ve velkém množství například v zemědělství při rozkladu rostlinného materiálu působením mikroorganismů.
Vlastnosti a využití EPS
EPS má výborné izolační vlastnosti, proto je hojně využíván ve stavebnictví. Používá se k výrobě speciálních stavebních desek k zateplení fasád (tzv. fasádní polystyren), střech, podlah, příček, soklů a dalších stavebních konstrukcí. Pro stavební účely se používá EPS 70 až 150. EPS 70 se uplatňuje v zateplovacích systémech a jako spodní vrstva tepelné izolace nepochůzných plochých střech. EPS 100 se nejčastěji používá právě do plochých střech jako vrchní vrstva tepelněizolačních vrstev plochých střech nebo jako izolace do podlah s malou zátěží. Objemová nasákavost je při úplném ponoření do 5 %. Pro standardní izolaci fasády se obvykle používají polystyrenové desky o tloušťce 50-160 mm. U fasádního EPS polystyrenu se kladou vysoké nároky zejména na rozměrovou přesnost, aby byla možná pokládka bez mezer, a tedy bez vzniku tepelných mostů. Polystyren označený písmenem S je stabilizovaný, což znamená, že nemění své rozměry. Stabilizace se provádí uskladněním (odležením) po výrobě, čímž dojde k jeho dotvarování. Po krátkém odležení polystyren vykazuje jen minimální změny v rozměru po nařezání. EPS se používá do stavebních konstrukcí bez zvláštních požárních požadavků. V případech, kdy to požární předpisy vyžadují (například u zateplovacích systémů budov o větších výškách a u skladeb střech), se obvykle nahrazuje deskami z minerálních vláken. Fasádní pěnové polystyreny se používají pro vnější kontaktní zateplovací systémy - ETICS. Pro nízkoenergetické a pasivní domy se doporučuje tl. 200-300 mm. Dnes se vyrábí jen podlahové polystyrenové desky, které jsou kvalitativně na úrovni desek označovaných S. Výrobci dnes nabízí řadu typů polystyrenu, které mají zlepšené vlastnosti nebo speciální úpravy. Vedle tradičních bílých polystyrenových desek tak narazíte například na šedé polystyrenové desky, které mají díky nanočásticím grafitu lepší izolační vlastnosti. Existují také perimetrické a soklové desky různých barev, které mají nízkou nasákavost a vysokou pevnost v tlaku. Do materiálu je přidána přísada z grafitových nanočástic, díky níž se významně snižuje sálavá složka přenosu tepla v izolačním materiálu. Expandované polystyrenové kuličky jsou někdy dodávané s příměsí proti škůdcům. Pro stavební účely se používá EPS samozhášivý, který obsahuje tzv. retardéry hoření způsobující, že při odstranění zdroje hoření materiál sám uhasne a stabilizovaný. EPS slouží např. k výrobě podnosů, talířů, misek, termoboxů či kelímků na nápoje. Některé výrobky z EPS je nově zakázáno uvádět na trh na základě směrnice o jednorázových plastech (SUPD). Zákaz se však vztahuje jen na velmi malý okruh obalů, zejména balení potravin a nápojů určených k okamžité spotřebě, např. kelímky a termoobaly na jídlo. Důležitou vlastností EPS je velmi nízká hustota (objemová hmotnost) pohybující se v rozmezí 11 až 35 kg/m3, kdy nejčastěji bývá 18 kg/m3.
Extrudovaný pěnový polystyren (XPS)
Druhou používanou technologií výroby polystyrenu je extruze. Extrudovaný pěnový polystyren (XPS) je pěnový tepelně izolační polymerní materiál, který vzniká díky tepelné úpravě zpěňovatelného polystyrenu (EPS). Tento polystyren lze tvarovat a dopěňovat při extruzi v extrudéru. Prvotní surovinou pro výrobu XPS je ropa, dále polystyrenový granulát, který se extruduje rozpínavými plyny. Extruzí (vytlačováním) taveniny GPPS za současného sycení vypěňovadlem vzniká materiál s minimální nasákavostí a velkou pevností. Hlavní předností extrudovaného polystyrenu je uzavřená struktura pórů, což zaručuje téměř nulovou nasákavost. XPS se vyznačuje velkou pevností v tlaku. Na rozdíl od EPS má uzavřenou strukturu povrchu. Tento polystyren má obvykle dlouhodobou objemovou nasákavost při úplném ponoření < 3 % (dle ČSN EN 12 087), a proto může být užívaný pro izolaci podzemních částí budovy, soklů (do míst exponovaných vodou), kde díky profilaci povrchu může plnit i drenážní funkci, a pro podlahy na terénu bez nároků na kročejový útlum. Někteří výrobci uvádějí použití i pro inverzní střechy. XPS se používá zejména do konstrukcí staticky zatěžovaných a exponovaných vodou (tepelná izolace stěn v kontaktu s terénem a sokly budov, střechy s opačným pořadím vrstev, pod plošné základy, pojížděné střechy atd.). Extrudovaný polystyren je na rozdíl od pěnového velmi odolný vůči vlhkosti a na výbornou zvládá dlouhodobé působení tlaku. Jeho hlavní nevýhodou je malá odolnost vůči UV záření. Z toho důvodu se nepoužívá v místech, kde dochází ke kontaktu se slunečními paprsky. Polystyreny vyráběné extruzí se využívají také jako tepelná izolace jednoplášťových střech s obráceným pořadím vrstev. V tzv. inverzních střechách plní XPS funkci tepelné izolace, která leží na hydroizolaci a chrání ji před poškozením. Ačkoliv na první pohled vypadá stejně jako pěnový polystyren, odlišnosti lze spatřit v místě lomu, kdy XPS je na lomu hladký, kdežto pěnový polystyren má patrné jednotlivé buňky. Zároveň bývá často obarven například na růžovou nebo zelenou barvu. Extrudovaný polystyren se označuje zkratkou XPS a číslem, které označuje napětí při 10% stlačení materiálu. Své místo má rovněž ve výrobě obalů.
Perimetrický polystyren
Perimetr se vyrábí tzv. vypěňováním do formy. Výrobek se dále nedělí. Lze využít materiálový základ bílý polystyren či grafitový polystyren. Používá se pro sokl a přímý styk se zeminou a vlhkostí, má minimální nasákavost. Neřeže se, aby se neporušila jeho struktura.
Elastifikovaný polystyren
Elastifikovaný polystyren je určen pro plovoucí podlahy s útlumem kročejového hluku.
Čtěte také: Využití betonových sloupků
Další materiály na bázi polystyrenu
Mezi polystyrenové hmoty také řadíme kopolymery (s akrylonitrilem či dalšími monomery), mezi jejichž benefity patří zejména odolnost vůči teplu. Řadíme tam také kopolymery (např. ABS), což je materiál na bázi polystyrenu, strukturou připomínající pemzu nebo sádru. Pro svou vysokou pevnost v tlaku (pevnost kompaktního polystyrenu až 10 MPa - pro srovnání EPS: 0,1-0,2 MPa) se využívá ke složitě řešitelným detailům, především k přerušení bodových tepelných mostů. Patří k dražším typům izolace.
Přehled základních typů polystyrenových desek a jejich použití
| Typ polystyrenu | Zkratka | Základní vlastnosti | Hlavní využití |
|---|---|---|---|
| Standardní polystyren | PS, GPPS | Čirý, křehký, skvěle formovatelný, teplotně stabilní, nízká hmotnost, vysoký lesk | Zdravotnické a laboratorní účely (zkumavky, pipety), jednorázové kelímky, obaly na CD, lahve, víka, podnosy |
| Houževnatý polystyren | HIPS | Průsvitný, zvýšená tažnost a rázová houževnatost (díky kaučuku), snadná opracovatelnost, nízké náklady, vysoká životnost | Obaly, jednorázové kelímky a příbory, spotřební elektronika, hračky, chladicí vložky, počítačové kryty, díly nábytku |
| Expandovaný/zpěňovatelný polystyren | EPS | Výborné izolační vlastnosti, nízká hustota, snadná opracovatelnost, cenová dostupnost, nasákavost do 5% | Tepelná izolace fasád, střech, podlah (fasádní polystyren, podlahový polystyren), výroba podnosů, talířů, termoboxů |
| Extrudovaný pěnový polystyren | XPS | Uzavřená struktura pórů, téměř nulová nasákavost, velká pevnost v tlaku, odolnost vůči vlhkosti, méně odolný vůči UV záření | Izolace základů, podezdívek, podlahových konstrukcí, inverzní střechy, spodní části stavby, sokly, konstrukce exponované vodou |
| Perimetrický polystyren | Minimální nasákavost, vysoká pevnost v tlaku, uzavřená struktura povrchu, neřeže se | Izolace podzemních částí budovy, sokly (do míst exponovaných vodou), podlahy na terénu | |
| Elastifikovaný polystyren | Útlum kročejového hluku | Plovoucí podlahy |
Jak pracovat s polystyrenem a příslušenství
Při práci s polystyrenem je důležité používat speciální lepidla, která jsou vhodná pro tento materiál. Lepidlo na polystyren je nejčastěji disperzní na bázi akrylátu nebo modifikovaného polyvinylacetátu. Lze polystyren lepit pomocí lepidel určených na plast. V případě potřeby dalšího upevnění polystyrenu, například při montáži na stěnu, se používají hmoždinky nebo hřeby speciálně určené pro polystyren. Pro řezání polystyrenu použijte řezačku na polystyren. Použijte ostrý odlamovací nůž nebo horký drát pro čistý řez.
- Zvolte správný typ polystyrenu: Potřebujete-li izolaci - sáhněte po pěnovém (EPS).
- Přizpůsobte tloušťku a hustotu použití: Ve stavebnictví záleží na součiniteli prostupu tepla.
- Správně řežte a tvarujte: Použijte ostrý odlamovací nůž nebo horký drát pro čistý řez.
Čeho se vyvarovat při práci s polystyrenem:
- Použití špatného typu polystyrenu: Pěnový polystyren není vhodný na výrobu dekorací - láme se.
- Nedostatečné větrání při řezání: Styren může dráždit dýchací cesty.
- Podcenění požární bezpečnosti: Polystyren je hořlavý.
- Nevhodná recyklace: Ne každý druh polystyrenu je recyklovatelný stejně.
- Přetížení polystyrenových obalů: Polystyren dobře chrání, ale má svou nosnost.
Třídění a recyklace polystyrenu
Polystyren je rozšířeným plastovým materiálem s celou řadou forem a možností využití. Jeho specifikem jsou různé odpadové toky lišící se zejména způsobem sběru. Jelikož se polystyren používá také jako obalový materiál, končí odpad z něj i v obecních systémech. Odtud se předává k dalšímu zpracování a při splnění některých podmínek může být úspěšně recyklován, neboť dobrá recyklovatelnost je jednou z výhod tohoto materiálu. Přesné informace o správném třídění odpadů v daném místě najdeme na samolepkách umístěných na barevných kontejnerech. Pokud tam hledanou informaci nenajdeme, můžeme se s dotazem obrátit na obecní či městský úřad, příp. na příslušnou svozovou společnost.
Recyklace jednotlivých typů polystyrenu
- GPPS a HIPS: Odpady z GPPS a HIPS obvykle končí ve žlutých kontejnerech na sběr plastů, odkud putují na dotřiďovací linky. Na ručních dotřiďovacích linkách se zpravidla nedotřiďují na úroveň samotného polymeru, ale většinou jsou součástí směsných plastů určených k regranulaci nebo intruzi do forem. Automatizované linky však dokážou PS snadno dotřídit jako samostatný materiál a nabízet ho k dalšímu využití.
- EPS: EPS je s ohledem na své jednoduché chemické složení dobře recyklovatelný, a to hned několika metodami. Závažnou komplikací pro recyklaci EPS je přítomnost inhibitorů hoření ve fasádním pěnovém polystyrenu. Před rokem 2015 se běžně používal hexabromcyklododekan (HBCD, nebo též HBCDD), u něhož existuje silné podezření na karcinogenní vlastnosti a škodlivost pro životní prostředí, a proto bylo jeho používání zakázáno. Nicméně zejména ve starším fasádním polystyrenu, typicky v tom, který je doposud součástí opláštění budov, se stále vyskytuje. Zpracovatelé odpadního polystyrenu nemohou HBCD odstranit běžnými způsoby, a proto EPS, který jej obsahuje, nepřijímají. Pro recyklaci ve výrobní technologii se odpadní EPS dodává volně ložený nebo mírně drcený. Recyklací EPS ve výrobní technologii se u nás zabývá většina výrobců EPS, ačkoli v řadě případů zpracovávají vlastní výrobní odpady. EPS lze regranulovat klasickými recyklačními postupy. Výsledným produktem je rPS granulát, jenž má vlastnosti a použití obdobné s GPPS. Pro regranulaci se EPS dodává obvykle drcený a za studena lisovaný do hranolů nebo tavený do ingotů, a to zejména z důvodu snižování přepravních nákladů. Výroba ingotů je technologicky náročnější a méně rozšířená, naopak drcení a lisování provádí celá řada svozových firem. EPS pro regranulaci musí být maximálně čistý, a to z důvodu citlivosti recyklační technologie zejména na přítomnost stavebních hmot. V ČR jsou provozovány technologie na regranulaci PS včetně EPS a XPS. Výroba EPS drti je v ČR poměrně rozšířená, avšak v západní Evropě téměř neznámá metoda, která není technologicky náročná. Pomocí drtičů se rozbije struktura EPS až na úroveň jednotlivých buněk (kuliček). Vzniklý materiál se používá pro stavebně izolační zásypy, foukané izolace nebo jako příměs do lehčených a izolačních betonů. K recyklaci se EPS dodává volně ložený, XPS se touto metodou nezpracovává. Zpracovatelské kapacity na EPS jsou v ČR dostatečné a dokážou pojmout veškerý vytříděný EPS. Je však třeba mít na paměti, že hlavním odbytištěm recyklovaného EPS je stavebnictví, které pravidelně prochází výkyvy stavební výroby. Rozdrcené odřezky ze staveb je možno přidat do nových výrobků při zachování jejich vlastností, dokonce z hlediska výrobního procesu recyklát některé vlastnosti desek i zlepšuje, například desky EPS mají menší tendenci k průhybu. Neznečištěný polystyren můžeme znovu použít k výrobě nových obalů a izolací. Odpad, který je znečištěný, je možné využít k výrobě lehčeného betonu, izolačních omítek nebo zásypů. Dále se může použít k odlehčení zahradních substrátů, ale také např. k výrobě nábytku. Stavební polystyren do nádob určených pro třídění plastů nepatří!
Výrobci a dodavatelé polystyrenu v ČR
- Na českém trhu působí množství výrobců expandovaného pěnového polystyrenu EPS. Většina z nich má ve výrobním programu rovněž šedý grafitový polystyren a perimetr. Mezi výrobce patří DCD Ideal, Bachl, Izopol Dvořák, Penopol, Polyform, P-Systems, Rapol, Sepas, Styrotrade, Synthos, Terman-Janoušek, Termax a Vodotop FM. Mezi největší dodavatele nebo výrobce patří Dektrade a Isover.
- Mezi nejvýznamnější české výrobce a dodavatele extrudovaného polystyrenu XPS patří Synthos s produktem shodné značky, společnost Ursa, která vyrábí extrudovaný polystyren stejné značky, a také společnost Bachl. Značku XPS Austrotherm zastupuje v ČR společnost Baumit, značka Fibran Eco patří společnosti Penopol. Výhradním dodavatelem německého XPS Styrodur od společnosti BASF je Isover.
Isover nabízí izolační řešení pro střechy, stěny, příčky, podlahy, potrubí a větrací kanály nejen pro rodinné domy, ale i bytové domy a komerční budovy.
Čtěte také: Využití silikonové formy na cihly
tags: #forma #polystyrenove #desky #informace