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 tomto článku se dozvíte, co přesně polystyren je, jaké druhy existují a na co si dát při jeho použití pozor. Ať už jste domácí kutil, nebo hledáte řešení pro svou firmu, tento praktický průvodce vám pomůže využít potenciál polystyrenu na maximum.
Co je to polystyren?
Polystyren je termoplastický polymer, který vzniká polymerací styrenu, bezbarvé kapaliny získávané z ropy. Jedná se o syntetický plast (polymer) získaný polymerací styrenu. Je to proces, při kterém se molekuly styrenu spojují do dlouhých řetězců za vzniku pevného materiálu. Polystyrén je díky své charakteristické struktuře tuhý, lehký a průhledný. Prvopočátky historie styrenových plastů začal psát roku 1839 Eduard Simon, který objevil monomer styrenu. Základem všech druhů polystyrenových plastů je styren - velmi hořlavá látka. V celosvětovém měřítku výroby plastů tvoří objem cca 9-10 %.
Druhy polystyrenu a jejich vlastnosti
Rozlišujeme 3 základní druhy polystyrenů:
- Standardní polystyren (PS, označovaný také jako GPPS - z angl. General Purpose Polystyrene)
- Houževnatý polystyren (HIPS - z angl. High Impact Polystyrene)
- Expandovatelný/zpěňovatelný polystyren (EPS - z angl. Expandable Polystyrene)
Standardní polystyren (GPPS)
Standardní polystyren je tvrdý, křehký, čirý a průhledný polymer s vysokým leskem. Polystyren pro běžné užití je vzhledově podobný plexisklu - je čirý a křehký, skvěle formovatelný, současně je teplotně stabilní, 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 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.
Použití GPPS:
- 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, nátěry na lesklé papíry atd.
Houževnatý polystyren (HIPS)
HIPS je kopolymer z butadien-styrenového kaučuku, který má nižší pevnost a tuhost, ale zvýšenou tažnost. Z hlediska optických vlastností není průhledný, zato je průsvitný. Jedná se o kopolymer styrenu a butadienu - při výrobě se do makromolekuly polystyrenu vloží molekuly kaučuku (procesem roubování nebo směšování). 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. Výroba probíhá vstřikováním, extruzí či tvarováním za tepla. 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.
Čtěte také: Využití lehčeného betonu s polystyrenem
Použití HIPS:
- 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, díly do chladniček apod.
Expandovaný polystyren (EPS)
Expandovaný polystyren je vyroben z napěněných polystyrenových kuliček, přičemž samotný polystyren představuje jen cca 2 % objemu, zbytek tvoří vzduch. Kromě toho obsahuje také styrenové kopolymery a různé přísady (aditiva). Jeho vlastnosti jsou ovlivněny obsahem tzv. nadouvadel, nejčastěji pentanu. EPS má výborné izolační vlastnosti, proto je hojně využíván ve stavebnictví, a to buď jako tzv. fasádní polystyren nebo ve formě desek k tepelné či zvukové izolaci podlah. Pro své vlastnosti je taktéž ceněný v obalovém průmyslu, kde bývá součástí obalů křehkých předmětů jako tzv. ochranný obal tlumící nárazy při manipulaci a dopravě.
Základní surovinou pro výrobu pěnového polystyrenu je tzv. zpěňovatelný polystyren, který se výrobcům dodává ve formě perlí. EPS perličky vyráběla firma BASF, která získala v roce 1949 patent. Za zmínku jistě stojí, že EPS kuličky vynalezl Fritz Stastny, brněnský rodák. EPS kuličky se vyrábějí v několika velikostech dle účelu použití, jsou skladovány v zásobnících a dopravních silech. Zpěňovatelný polystyren se předpěňuje působením syté vodní páry v předpěňovacích zařízeních. Následně se předpěněnými perlami vyplní prostor formy, která má ve stěnách parní trysky. Působením syté vodní páry dojde k pevnému spojení jednotlivých buněk a vytvoření kompaktního bloku, jenž odpovídá tvaru formy. Při výrobě fasádního EPS, kde má forma tvar kvádru, je vyrobený EPS blok po vyzrání rozřezán teplým odporovým drátem na desky, které se následně zabalí a expedují. Výroba obalů z EPS probíhá stejným způsobem, liší se pouze tvarem forem.
Důležitou vlastností EPS je velmi nízká hustota (objemová hmotnost) pohybující se v rozmezí 11 až 35 kg/m3, kdy nejčastěji bývá 18 kg/m3. Tuto hodnotu lze pak používat při různých výpočtech nebo odhadech, např. u přepravních nákladů, nároků na prostor apod. Mezi hlavní výhody patří výborný součinitel tepelné vodivosti lambda (šedý EPS), minimální hmotnost, dobré mechanické vlastnosti, jednoduché zpracování a cenová dostupnost. Zároveň se EPS používá u sendvičového zdiva, např. s odklady z cihel KLINKER.
Použití EPS:
- Izolace fasád (fasádní polystyren), střech, podlah a stěn
- Ochranné obaly pro křehké předměty (elektronika, spotřebiče, nábytek, sklo, farmaceutické a potravinářské výrobky)
- Výroba podnosů, talířů, misek, termoboxů či kelímků na nápoje (některé výrobky jsou však omezeny směrnicí SUPD)
Vytlačovaný pěnový polystyren (XPS)
Pro výrobu extrudovaného polystyrenu se používá podobná surovina jako pro pěnový polystyren, rozdíl je ale v systému vypěňování. Extruzí (vytlačováním) taveniny GPPS za současného sycení vypěňovadlem vzniká materiál s minimální nasákavostí a velkou pevností. Na rozdíl od EPS se XPS vyrábí tzv. extruzí, tj. vytlačováním. Uplatňuje se zejména jako tepelná izolace v přímém styku s vlhkostí (spodní stavba, inverzní ploché střechy) nebo izolace s vysokým zatížením (průmyslové podlahy, parkoviště, střešní terasy apod.). Své místo má rovněž ve výrobě obalů. 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. Ve fasádách se používá tento materiál pro izolaci soklu, hlubokých podzemních stěn, izolaci překladů a tepelných můstků. Při izolování soklu je nutné používat pouze desky s mřížkovaným povrchem a rovnými hranami. Na hladkých deskách se neudrží omítka a jsou tedy vhodné pouze pro spodní stavbu.
Použití XPS:
- Tepelná izolace v přímém styku s vlhkostí (sokly, spodní stavba, inverzní ploché střechy)
- Izolace s vysokým zatížením (průmyslové podlahy, parkoviště, střešní terasy)
- Výroba obalů.
Polystyren v obalové technice
Obalový polystyren EPS slouží jako ochranný obal pro elektroniku, spotřebiče, nábytek, sklo, farmaceutické a potravinářské výrobky. Díky vynikající schopnosti tlumit nárazy a vibrace chrání zboží před poškozením během dopravy. Obal z EPS lze vytvarovat přesně dle potřeby, je vysoce účinný při ochraně citlivých elektronických součástek, spotřebních výrobků a kancelářského zařízení. Jeho tvarovatelnost umožňuje, aby části vnitřního obalu udržovaly výrobky přesně na svém místě. Výborné izolační vlastnosti a odolnost proti vlhkosti učinily z EPS populární volbu pro balení potravin, v lékařství a ve farmaceutickém odvětví. EPS se také používá k ochraně řady jiných výrobků, které se využívají k další montáži, během interní distribuce, skladování a dodání konečnému uživateli.
Čtěte také: Vlastnosti cementového lepidla na polystyren
Protože EPS může být vytvarován v podstatě do libovolného tvaru nebo velikosti, je vhodný pro automatické výrobní linky. Koncová víka, bočnice a jiné kusy vnitřního obalu z EPS se dají upravit tak, aby plnily potřeby automatických integrovaných výrobních systémů. Jsme jedním z nejvýznamnějších výrobců obalových tvarovek z EPS a EPP v České republice. Zákazníkovi jsme schopni vytvořit 3D studii, ve které je prezentován způsob uložení výrobku. Zajišťujeme také výrobu frézovaného prototypu obalu, který zákazník může využít pro kontrolu funkčnosti uložení dílů a zjištění rozměrových specifikací. Obalové materiály vyrábíme na automatizovaných strojích firem Erlenbach a Hirsch. Tyto stroje tvarují základní materiál EPS nebo EPP pomocí lisovací formy při nízké energetické náročnosti a bezodpadní technologii.
Polystyren ve stavebnictví
Stavební pěnový polystyren EPS se používá jako fasádní desky pro zateplovací systémy ETICS, izolace plochých i šikmých střech, podlahové a stropní desky, perimetrická izolace soklů a základů, výplně dutin, spádové klíny a akustické prvky. Je rozměrově přesný, snadno se řeže a montuje, nehnije, neplesniví a při správném návrhu prodlužuje životnost staveb a snižuje náklady na vytápění i chlazení. Izolace z pěnového polystyrenu mají mnoho dobrých vlastností, které často nejsou všeobecně známé. Jsou biologicky neutrální, nepoškozují ani zdraví, ani životní prostředí. Správně použitý udržuje polystyren příznivou a zdravou pohodu bytu. Při práci s EPS není třeba používat ochranné prostředky.
Vytlačovaný pěnový polystyren (XPS) se používá také hojně ve stavebnictví např. jako izolace spodní části stavby - má vysokou odolnost v tlaku a proti mechanickému zatížení, nevadí mu styk s vodou ani zeminou.
Recyklace polystyrenu
Klíčovou výhodou EPS je, že je recyklovatelný. Může být přepracován a vytvarován do nových obalových výrobků nebo stavebních výrobků. Díky své nízké hmotnosti navíc obaly z EPS snižují uhlíkovou stopu všeho, co během přepravy chrání. Z environmentálního hlediska je pěnový polystyren EPS plně recyklovatelný materiál. Lze jej mechanicky drtit a znovu využívat při výrobě nových izolačních desek, lehčených betonů nebo obalových prvků. Recyklační systémy pro EPS dnes fungují ve většině evropských zemí a stále se rozšiřují. Odpad, který je znečištěný, je možné využít k výrobě lehčeného betonu, izolačních omítek nebo zásypů. Dále se může použít k odlehčení zahradních substrátů.
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.
Čtěte také: Použití polystyrenu
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 drtí 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.
Třídění polystyrenu
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. Stavební polystyren do nádob určených pro třídění plastů nepatří! Neznečištěný polystyren můžeme znovu použít k výrobě nových obalů a izolací. 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 provozovatele odpadového hospodářství.
Doporučení pro použití polystyrenu
- 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
- 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.
Srovnání typů polystyrenu
Pro lepší přehlednost jsme připravili srovnávací tabulku základních typů polystyrenu.
| Typ polystyrenu | Základní vlastnosti | Hlavní použití | Recyklovatelnost |
|---|---|---|---|
| GPPS (Standardní polystyren) | Čirý, křehký, tvrdý, vysoký lesk, dobré optické a dielektrické vlastnosti, odolává teplotám do 60-90 °C. | Zdravotnické a laboratorní výrobky, jednorázové kelímky, obaly na CD, lahve, víka, podnosy. | Ano, do žlutých kontejnerů, dotřiďování na automatizovaných linkách. |
| HIPS (Houževnatý polystyren) | Průsvitný, zvýšená tažnost a rázová houževnatost (díky kaučuku), nižší pevnost a tuhost, odolává i nízkým teplotám. | Obaly odolné nárazům, jednorázové příbory, spotřební elektronika, hračky, díly nábytku. | Ano, do žlutých kontejnerů, dotřiďování na automatizovaných linkách. |
| EPS (Expandovaný polystyren) | Lehký, výborné izolační vlastnosti (2 % polystyrenu, 98 % vzduchu), tlumí nárazy a vibrace, tvarovatelný. | Tepelná izolace ve stavebnictví (fasády, střechy, podlahy), ochranné obaly pro křehké zboží, termoboxy. | Ano, dobře recyklovatelný mechanicky (drcení, regranulace), energetické využití, omezení u HBCD. |
| XPS (Extrudovaný polystyren) | Minimální nasákavost, velká pevnost, odolnost v tlaku, hladký lom, často barevný. | Tepelná izolace v přímém styku s vlhkostí (sokly, spodní stavba), izolace s vysokým zatížením (podlahy, střechy), obaly. | Ano, regranulace, v ČR i výroba drtí (méně rozšířené). |
V obalovém průmyslu je pěnový polystyren EPS ceněn pro kombinaci nízké hmotnosti, pevnosti, tepelné izolace, tvarové variability a recyklovatelnosti. Přispívá ke snižování energetické náročnosti budov, ochraně výrobků a efektivnímu využívání zdrojů. Vyzkoušejte polystyren jako efektivní a lehký materiál nejen ve stavebnictví, ale také při balení zásilek nebo výrobě dekorací.
tags: #polystyren #a #obalova #technika #informace