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. Polystyren je termoplastický polymer, který vzniká polymerací styrenu, bezbarvé kapaliny získávané z ropy.
Typy polystyrenu a jejich charakteristika
Polystyren se vyrábí různými technologiemi a s rozličnými vlastnostmi. Dělíme jej na několik základních typů:
1. Standardní polystyren (GPPS)
Standardní polystyren (GPPS) je tvrdý, křehký, čirý a průhledný polymer s vysokým leskem. Mezi hlavní přednosti standardního polystyrenu lze zařadit dobrou tvrdost, vynikající optické vlastnosti, mimořádnou průhlednost, malou nasákavost vody a velmi dobré elektrické a dielektrické vlastnosti.
- Využití: Vyrábí se z něj 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, nátěry na lesklé papíry atd.
2. Houževnatý polystyren (HIPS)
HIPS (nárazu odolný, houževnatý polystyren) je kopolymer z butadien-styrenového kaučuku, který má nižší pevnost a tuhost, ale zvýšenou tažnost. Vlivem kaučukových částic je mléčně zakalený.
- Využití: Používá se na výrobky, jež mají odolávat nárazům, jako například 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.
3. Expandovaný pěnový polystyren (EPS)
Pěnový polystyren (EPS) je už desítky let stálicí mezi izolačními materiály, a to díky unikátní kombinaci vlastností - zejména výborným mechanickým vlastnostem (pevnost v tlaku, tahu a smyku) s nízkou hmotností, výborným izolačním schopnostem (zejména šedé typy), odolností proti vlhkosti a v neposlední řadě i díky příznivé ceně, kdy navíc je ještě velmi příjemný a jednoduchý na zpracování. 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. Pěnový polystyren byl objeven náhodou v roce 1949 brněnským rodákem Fritzem Stastnym, který tehdy pracoval ve vývoji firmy BASF.
Čtěte také: Tabulka tříd betonu
- Výroba: EPS se vyrábí z perlí, které se působením syté vodní páry zvětší až padesátinásobně. Vzniklé pěnové kuličky se následně svaří do bloků a řežou na desky. Důležitou vlastností EPS je velmi nízká hustota (objemová hmotnost) pohybující se v rozmezí 11 až 35 kg/m3, kdy nejčastěji bývá 18 kg/m3.
- Využití: 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.
Šedý pěnový polystyren
Vedle tradičních bílých polystyrenových desek narazíte například na šedé polystyrenové desky, které mají díky nanočásticím grafitu lepší izolační vlastnosti. Šedé izolační desky pěnového polystyrenu se zvýšeným izolačním účinkem se na našich stavbách vyskytují již od roku 2005. Lambda o dvě třídy lepší, tj. 0,032-0,033 W(m.K) pro fasádní desky, 0,031 W(m.K) pro podlahové polystyreny. Šedý polystyren je díky svým výrazně lepším izolačním vlastnostem materiálem, který zejména s rozvojem energeticky úsporných staveb prudce navyšuje svůj tržní podíl. Je nezbytné dodržovat technologické postupy pro aplikaci šedých EPS, jedná se zejména o stínění fasád sítěmi a vhodné skladování.
4. Extrudovaný 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. Extrudovaný polystyren je na rozdíl od pěnového velmi odolný vůči vlhkosti a na výbornou zvládá dlouhodobé působení tlaku. 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.
- Využití: 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. Jeho hlavní nevýhodou je malá odolnost vůči UV záření, proto se nepoužívá v místech, kde dochází ke kontaktu se slunečními paprsky.
Využití polystyrenu ve stavebnictví
Polystyren patří mezi nejpoužívanější izolační materiály. Důvod je zřejmý - na jednu stranu vyniká svými tepelněizolačními vlastnostmi, na stranu druhou je cenově dostupný. Využívá se při zateplování nejen fasád, ale také střech, podlah, příček, soklů a dalších stavebních konstrukcí. Pro své izolační schopnosti, pevnost ale i lehkost materiálu je nejoblíbenějším zateplovacím materiálem v České republice pěnový polystyren. Používá se proto při aplikacích, kde je výhodou menší měrná hmotnost při vyšší pevnosti a nižší nasákavosti.
Zateplení fasád
Pro zateplení fasády se nejčastěji používá polystyren. Má vynikající tepelně izolační vlastnosti, je levný a práce s ním je jednoduchá. Na fasádách českých domů v současnosti zaujímá zateplovací polystyren dokonce 70% podíl. Fasádní pěnové polystyreny se používají pro vnější kontaktní zateplovací systémy - ETICS. Polystyrenové desky na fasády se označují písmenem F a vyrábí se v různých tloušťkách. Pro standardní izolaci fasády se obvykle používají polystyrenové desky o tloušťce 50-160 mm. Pro fasádní EPS polystyren se kladou vysoké nároky zejména na rozměrovou přesnost, aby byla možná pokládka bez mezer, a tedy bez vzniku tepelných mostů.
- Doporučené tloušťky: Obecně se standardní dům zatepluje polystyrenem tloušťky okolo 15 cm, nízkoenergetický 25 cm a pasivní polystyrenem tloušťky 30 cm pěnového polystyrenu. Případně lze použít pro zateplení budovy o něco tenčí šedý pěnový polystyren.
- Kdy zateplovat: Ideálním obdobím je suché a teplé počasí, protože aplikované izolační materiály snadno zasychají, což minimalizuje riziko nehod zateplovacího systému. Teploty by neměly klesnout pod 5 °C a překročit hodnotu 30 °C.
Zateplení podlah a střech
Zateplení podlah a plochých střech je další významnou aplikací. Pro podlahy se obvykle volí typ EPS. Izolace střechy je investice do budoucna, která snižuje energetické ztráty a zvyšuje komfort bydlení v podkrovním prostoru. Polystyreny určené pro zateplování podlah se dříve označovaly písmenem Z a představovaly základní variantu, u které nebyla vyžadovaná vysoká rozměrová přesnost. Dnes se tak vyrábí jen podlahové polystyrenové desky, které jsou kvalitativně na úrovni desek označovaných S.
Čtěte také: Použití OSB desek
Další stavební aplikace
- Soklové a perimetrické desky: Existují také perimetrické a soklové desky různých barev, které mají nízkou nasákavost a vysokou pevnost v tlaku.
- Difuzně otevřené systémy: EPS s mikroperforací (OPEN, CLIMA) zajišťuje lepší propustnost vodních par a „dýchání“ fasády.
- Spádové klíny: K dispozici jsou i spádové klíny pro vytvoření spádu pro lepší odvodnění.
Využití polystyrenu v obalovém průmyslu
Polystyren je účinný a ekonomický obalový materiál pro výrobky, léčiva a jiné rychle se kazící výrobky, když tyto výrobky musí být dopravovány a skladovány v prostředí s řízenou teplotou. Ochranný obal z EPS nabízí širokou škálu fyzikálních vlastností, které umožňují konstruktérům obalů vyřešit mnohé požadavky ochrany a distribuce. Pro schopnost tlumit nárazy vyvinulo odvětví obalů z EPS typické křivky útlumu, které mohou používat konstruktéři přepravních obalů z EPS. Vlastnosti tlumit nárazy nejsou u EPS významně ovlivněny změnou teploty.
Tabulka: Typické vlastnosti tvarovaných obalů z EPS (teplota při testu 23 °C)
| Objemová hmotnost (kg/m³) | Napětí při 10% stlačení (MPa) | Pevnost v ohybu (MPa) | Pevnost v tahu (MPa) | Pevnost ve smyku (MPa) |
|---|---|---|---|---|
| 16 | 0,09 | 0,23 | 0,21 | 0,21 |
| 24 | 0,16 | 0,35 | 0,35 | 0,37 |
| 30 | 0,21 | 0,46 | 0,43 | 0,49 |
| 42 | 0,29 | 0,52 | 0,51 | 0,63 |
| 48 | 0,44 | 0,61 | 0,61 | 0,81 |
| 53 | 0,46 | 0,72 | 0,68 | 0,97 |
| 64 | 0,55 | 0,86 | 0,75 | 1,21 |
Poznámka: Hodnoty jsou založeny na krátkodobých laboratorních zatěžovacích podmínkách z ASTM.
Jak pracovat s polystyrenem?
Výběr správného typu
Ať už potřebujete pěnový, nebo extrudovaný polystyren, vždy je potřeba vybrat takový, který je pro své vlastnosti vhodný ke konkrétnímu způsobu využití. Například pěnový polystyren není vhodný na výrobu dekorací - láme se.
Řezání a tvarování
Pro řezání polystyrenu použijte ostrý odlamovací nůž nebo horký drát pro čistý řez. Řezání polystyrenu se nevyhnete především při zateplování fasády domu či podlahy na zemině. Dbejte na dostatečné větrání, styren může dráždit dýchací cesty.
Lepení
Polystyren lze lepit pomocí lepidel určených na plast - např. disperzní na bázi akrylátu nebo modifikovaného polyvinylacetátu. V případě potřeby dalšího upevnění polystyrenu, například při montáži na stěnu, se používají hmoždinky nebo hřeby speciálně určené pro polystyren.
Čtěte také: Co je MDF?
Skladování a aplikace
Polystyren je odolný teplotám do 80 °C. U šedých desek se musejí desky skladovat takovým způsobem, aby bylo zabráněno dlouhodobému teplotnímu zatížení nad 70 °C. Při aplikaci šedých desek za slunečných dní je nutné stínění sítěmi, aby se zabránilo vzniku mezer mezi deskami vlivem nadměrné teplotní dilatace.
Recyklace polystyrenu
Polystyren je rozšířeným plastovým materiálem s celou řadou forem a možností využití. 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.
- GPPS a HIPS: Odpady z GPPS a HIPS obvykle končí ve žlutých kontejnerech na sběr plastů, odkud putují na dotřiďovací linky. Automatizované linky 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), který je dnes zakázaný. EPS, který HBCD obsahuje, zpracovatelé odpadního polystyrenu nepřijímají.
- Metody recyklace EPS:
- Ve výrobní technologii: Odpadní EPS se dodává volně ložený nebo mírně drcený. Většina výrobců EPS zpracovává vlastní výrobní odpady.
- Regranulace: 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.
- Výroba drtě: 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.
tags: #pouziti #standartni #polystyren #vlastnosti #aplikace