Polystyren patří mezi nejpoužívanější izolační materiály, a to už od svého vzniku v polovině 20. století. Prvopočátky historie styrenových plastů začal psát roku 1839 Eduard Simon, který objevil monomer styrenu. Základem všech druhů polystyrenových plastů je styren - velmi hořlavá látka.
Vývoj a začátky výroby
V roce 1953 začal Oswald Nowotny vyrábět v Rakousku styropor a tím položil základ společnosti Austrotherm. Zpočátku se zaměřoval na dekorativní oblast - figuríny ve výkladech nebo busty. Patent na výrobu pěnového polystyrenu vlastní od roku 1949 firma BASF společně s brněnským rodákem Fritzem Stastnym.
Po vynálezu expandovaného polystyrenu (EPS), který je známý především svými vynikajícím tepelně-izolačními vlastnostmi, začal Nowotny v roce 1964 vyrábět v rakouském Purbachu izolační desky. Pěnový polystyren (EPS) je jedním z nejuniverzálnějších materiálů, které jsou dnes k dispozici. Díky své lehkosti, pevnosti, tvárnosti, vynikajícím tepelně izolačním vlastnostem a bezpečnosti se používá v desítkách průmyslových odvětví po celém světě.
Polystyren v 70. letech a expanze na český trh
Jen o necelých 10 let později v roce 1972 byla zahájena výroba izolačních desek i v moravském Slavětíně u Litovle a začal se psát příběh společnosti DCD IDEAL. Na českém území se pěnový polystyren vyrábí od roku 1963. Zkušenostmi s výrobou ve svých dvou závodech ve Slavětíně a v Dyníně si v průběhu následujících let DCD IDEAL vydobyl pozici předního výrobce izolačních materiálů z expandovaného polystyrenu (EPS) pro stavebnictví v regionu střední Evropy.
V roce 2023 oslaví Austrotherm 70 let a DCD IDEAL završilo 50 let svojí existence.
Čtěte také: Využití lehčeného betonu s polystyrenem
Druhy polystyrenu
Rozlišujeme 3 základní druhy polystyrenů, které patří do skupiny termoplastů a jsou produktem polymerace styrenu. Postupem času a s pokroky v technologii začali výrobci vlastnosti polystyrenu vylepšovat a specializovat jeho vlastnosti pro konkrétní aplikace.
Podle způsobu výroby dělíme tyto materiály na expandovaný (pěnový) polystyren, označovaný EPS, a na polystyren vyráběný extruzí, tzv. XPS. Tentokrát se zaměříme na skupinu polystyrenových plastů, konkrétně na standardní polystyren (PS), expandovatelný polystyren (EPS) a houževnatý polystyren (HIPS).
Standardní polystyren (PS/GPPS)
- 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.
- Vyrábějí se z něj např. pouzdra na CD, příbory, ramínka, kelímky.
Houževnatý polystyren (HIPS)
- 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.
- Z houževnatého polystyrenu se vyrábějí např. obaly na potraviny (jogurtové kelímky), hračky (např. LEGO), elektronika, lednice.
Expandovatelný/zpěňovatelný polystyren (EPS)
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. K jejich finální úpravě dochází dle konkrétních požadavků u výrobce. Tento druh polystyrenu rozlišujeme dále dle různých výrobních metod.
Jedná se o nejběžnější typ polystyrenu, který vzniká polymerací styrenu. Ten má na začátku formu skleněných kuliček, které vypadají jako sůl. Surovina se ve výrobním zařízení předpěňuje, až mnohonásobně zvětší svůj objem (až 50x). Probíhá to tak, že působením vodní páry o teplotě více než 100 stupňů se pentan ve sklovité hmotě začne rozpínat. Proto se mluví o expandovaném polystyrenu. Průběh této reakce ovlivňuje tlak páry, její teplota a čas, během kterého pára působí. Tím se nastavují parametry budoucího výrobku.
Po napěnění se musí kulička vzpamatovat z teplotního šoku a stabilizovat se, obvykle 6 až 24 hodin. Poté se kuličky vhánějí do uzavřených forem, kde se dále rozpínají, ale protože prostor je omezený, tak se navzájem svaří a slisují.
Čtěte také: Vlastnosti cementového lepidla na polystyren
- EPS-F (Fasádní): U tohoto typu polystyrenu je nejdůležitější rozměrová přesnost, aby v ploše fasády, pokud možno nevznikaly spáry. Používá se totiž pro kontaktní zateplovací systémy ETICS. Označuje se písmenem F a vyrábí se v různých tloušťkách.
- EPS-S (Stabilizovaný, pro střechy): Tento typ polystyrenu poznáte podle označení písmenem S, které ale neznamená „střecha“, nýbrž „stabilizovaný“. Díky této úpravě výrobek nemění své rozměry. Stabilizace se provádí odležením po skončení výroby, čímž dojde k dotvarování materiálu a dál se nemění, ani po nařezání.
- EPS-Z (Základní, pro podlahy): Dříve představovaly základní variantu, označovanou písmenem Z, polystyreny pro zateplování podlah. Nebyly na ně totiž kladeny žádné speciální nároky, ani vysoká rozměrová přesnost.
Nabídku běžných bílých polystyrenů doplňují výrobky se zlepšenými vlastnostmi nebo se speciálními úpravami. Například šedé polystyrenové desky mají díky nanočásticím grafitu lepší izolační vlastnosti. Perimetrické a soklové desky různých barev (např. růžové) zase mají nízkou nasákavost a vysokou pevnost v tlaku.
Vytlačovaný pěnový polystyren (XPS)
Suroviny pro výrobu extrudovaného polystyrenu jsou víceméně stejné jako u EPS, liší se ale technologie a doplňkové přísady. Během výroby se tavenina polystyrenu vytlačuje a současně se sytí vzpěňovadlem. Výsledný extrudovaný polystyren je díky tomu, na rozdíl od EPS, velmi odolný vůči vlhkosti a působení tlaku. To jej předurčuje k izolování základů, podezdívek, podlah nebo jako tepelnou izolaci pro jednoplášťové střechy s obráceným pořadím vrstev.
Ve všech aplikacích je ale třeba důsledně dbát na to, aby XPS nepřišel do kontaktu se sluncem. Je totiž vůči UV záření jen málo odolný.
Vlastnosti a použití polystyrenu
Polystyren tvoří z 98 % vzduch a na vlastní polystyren zbývají jen 2 %. Má vynikající tepelněizolační vlastnosti a je cenově dostupný. Kvalitní pěnový polystyren má výborné pevnosti v tlaku, tahu i smyku, je odolný proti proražení a má nízkou nasákavost. EPS nehnije, neplesniví ani netrouchniví. Platí, že s klesající objemovou hmotností polystyrenu se zhoršují jeho vlastnosti. Vzrůstá riziko poruch zateplení a současně klesá jeho účinnost i trvanlivost.
Rozmanité využití pěnového polystyrenu (EPS)
Jeho schopnost napodobovat kámen, dřevo nebo kov, snadná manipulace a 100% recyklovatelnost z něj činí materiál používaný filmovými studii, muzei, divadly, univerzitami, ale i sportovními akcemi a environmentální projekty po celém světě. EPS má výborné izolační vlastnosti, proto je hojně využíván ve stavebnictví - používá se k výrobě speciálních stavebních desek k zateplení fasád (tzv. sendvičové panely).
Čtěte také: Použití polystyrenu
- Film a divadlo: Ve studiu Warner Bros. se pěnový polystyren používá k výrobě kulis a rekvizit pro filmové produkce. Dále například výroba kulis pro muzikál Dracula.
- Umění a výstavy: Socha sv. Václava v pasáži Lucerna v Praze je vyrobena z pěnového polystyrenu. V Britském přírodovědném muzeu jsou modely zvířat a kostry vytvořeny z pěnového polystyrenu (EPS).
- Vědecký výzkum: V Johnsonově vesmírném středisku NASA byl pěnový polystyren (EPS) využit při vývoji tréninkových modelů vesmírných modulů. V Islandském geologickém ústavu se pěnový polystyren (EPS) využívá k modelování sopečných výběžků a lávových proudů.
- Sport: Reklamní panely a ochranné boxy na mistrovství světa v motokrosu byly z pěnového polystyrenu (EPS). Ve vodních sportech se pěnový polystyren (EPS) využívá k výrobě plováků, bójí a dokonce i jader paddleboardů.
- Obalový průmysl: EPS slouží např. k výrobě podnosů, talířů, misek, termoboxů či kelímků na nápoje.
Polystyren ve stavebnictví
Polystyren je oblíbeným stavebním materiálem. Pěnový polystyren se používá ve stavebnictví, v obalovém průmyslu, modelářství, při odlévání kovů nebo při výrobě divadelních kulis. Ve stavebnictví se bílé desky používají nejen jako izolační obklady na domech, ale také při výstavbě mostů, železničních tratí nebo vozovek. "Používání pěnového polystyrenu po dobu více než 50 let dokazuje, že jeho vlastnosti zůstávají při správném použití nezměněny a že jeho životnost uvnitř stavebních konstrukcí je stejná nebo vyšší než životnost ostatních částí stavby," řekl Karel Sedláček, vedoucí technické podpory podniku Isover.
Spotřeba expandovaného pěnového polystyrenu (EPS) se v Česku od roku 2008 pohybuje mezi 50.000 až 60.000 tunami ročně. Zpracování polystyrenu dnes prochází většinou plně zautomatizovaným provozem. Po jeho výrobě následuje řezání na desky a zkoušky materiálu v oblasti tlaku, tahu, ohybu, akustiky nebo reakce na oheň.
Spotřeba EPS v ČR
| Rok | Spotřeba (tun) |
|---|---|
| 2008-2010 | 50 000 - 60 000 |
| 2011 | 62 000 |
| 2012 | 56 400 |
Důvodem propadu spotřeby v roce 2012 byla ekonomická recese a zmenšená poptávka zakázek. Nižší poptávku po tomto materiálu na zateplení zaznamenala i většina států Evropské unie. Spotřebu polystyrenu ovlivňují i vyhlášené dotační programy. V porovnání s ostatními zeměmi Evropy je Česko ve spotřebě polystyrenu na obyvatele na jedné z prvních příček.
Zhruba 42 procent majitelů domů a bytů v ČR své obydlí nemá zatepleno a asi pětina lidí o zateplení neuvažuje. Podle sdružení lze pomocí kvalitní izolace domu společně s výměnou oken ušetřit až 80 procent výdajů za energie.
Recyklace a ekologie
Polystyrenové hmoty patří mezi nejpoužívanější plasty na světě. V celosvětovém měřítku výroby plastů tvoří objem cca 9-10 %. Z celosvětového objemu výroby plastů tvoří polystyreny cca 9-10 %.
Nečištěný 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! 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 odpadovou společnost.
Výroba polystyrenu je podle ekologů jedním z hlavních znečišťovatelů životního prostředí. "Do stavebních izolací ze styrenu se nesmyslně přidává hexabromcyklododekan, což je látka dlouho přetrvávající v životním prostředí. Jako takový jej na své schůzce zakázala Stockholmská úmluva s tím, že zákaz vstoupí v platnost po ratifikaci jednotlivými státy. Pro polystyren platí pětiletá výjimka," řekl ČTK Jindřich Petrlík z ekologického sdružení Arnika. Hexabromcyklododekan je podle něj ve velké míře zastoupen i v životním prostředí v České republice. Je to látka podezřelá z toho, že může vyvolávat rakovinu a narušovat funkci hormonů štítné žlázy. Vystavení v době nitroděložního vývoje může vést k poruchám vývoje nervového systému, které způsobují narušení paměti nebo schopnosti učit se. V Evropské unii se od výroby této látky má upustit v roce 2015.
Významní výrobci a trh
Mezi největší výrobce polystyrenu v ČR patří firma Synthos v Kralupech nad Vltavou na Mělnicku. Sdružení EPS ČR má deset členů a pokrývá z 80 procent český trh s polystyrenem. Roční obrat se pohybuje kolem 4,5 miliardy korun při zpracování více než 50.000 tun polystyrenu. V posledních letech společnosti investovaly téměř čtyři miliéry korun do rozvoje a inovací.
Historie firem v ČR (příklady)
- 1994: Nákup prvního nákladního auta zn. LIAZ pro distribuci. Významnými zakázkami pro společnost tehdy byla např. výroba izolačních skruží pro Jadernou elektrárnu Temelín nebo například výroba kulis pro muzikál Dracula.
- 1997: Započata stavba závodu Čakovičky (1. Výrobní hala) s úvěrem 60 mil. Kč. Na jedné z nejmodernějších výrobních technologií v ČR byla na jaře r. 1997 spuštěna výroba pěnového polystyrenu s plánovanou výrobní kapacitou 120 tis m3 ročně.
- 2003: Styrotrade, s.r.o. kupuje pohledávku POLYMEX v.o.s. a Polymex - polystyren a.s. od skupiny EC Group a přebírá kontrolu nad výrobním závodem v Čakovičkách. Začínají se psát novodobé dějiny výroby polystyrenu nejen v Čakovičkách.
- 2005: Společnost realizovanými investicemi získává výrobní kapacitu navýšenou na 600 tis. m3 v Čakovičkách a nově 400 tis. m3 v Rýmařově.
- 2007: Společnost dokončuje stavbu třetí haly v Čakovičkách a pokračuje v dynamickém rozvoji - zahajuje výstavbu nového výrobního závodu v Rýmařově, tzv. Závod Rýmařov. Počátek Světové finanční krize vyvolal paniku ve financujících bankách a společnosti Styrotrade a Styroprofile čelí, již podruhé v historii, tlaku bank na splacení úvěrové angažovanosti.
- 2008: Založení odštěpného závodu Styroprofile a.s. Most. Vznik společnosti Styroprofile a.s.
- 2009: Pokračuje tlak bank směřující téměř k likvidaci společností, přesto majitelé rozhodují za pomoci dotačních titulů pro Moravskoslezský region o rozšiřování výrobní kapacity Styroprofile a.s., narůstá tak počet zaměstnanců z dvaceti na sto dvacet a společnost rozšiřuje výrobu o projekt na výrobu plastových profilů. V době nejvyššího tlaku bank se pak Styroprofile a.s. stal nejkomplexnější výrobní firmou se stavebními profily v České republice (hliníkové, plastové a ocelové pozinkované profily). Majitelé se rozhodují založit obchodní společnost Styroprofile SK s.r.o.
- 2011: Společnosti Styrotrade a Styroprofile upevňují pozice na českém trhu, Styroprofile posiluje exportu výrobků do Evropy a Styroprofile SK s.r.o. získává vlastní pobočku v Bratislavě.
tags: #polystyren #reseni #sedmdesátá #léta #historie