Výroba pěnového polystyrenu (EPS) je průmyslový proces, při kterém se z lehkých polystyrenových granulí vytváří objemný tepelně izolační materiál pro stavebnictví, balení a další technické aplikace. Základem jsou malé perličky polystyrenu napuštěné nadouvadlem, které se v předpěňovacích strojích zahřívají párou. Napěněný materiál se následně stabilizuje a poté se ve formách lisuje do bloků nebo tvarovek. Moderní výroba pěnového polystyrenu je energeticky efektivní a zaměřuje se na šetrné nakládání se zdroji.
Suroviny a základní principy
Základní surovinou pro výrobu pěnového polystyrenu je tzv. zpěňovatelný polystyren. Ten se dodává ve formě perlí, které obsahují zpravidla 6-7 % pentanu jako nadouvadla. Tyto perle se vyrábějí suspenzní polymerací monomeru styrenu a jsou dodávány výrobcům v několika velikostních skupinách od 0,3 do 2,8 mm, v závislosti na konkrétní aplikaci. Styren i pentan jsou látky běžně se vyskytující v přírodě - styren lze nalézt i v mnoha potravinách a pentan se v přírodě vytváří ve značném množství například v zažívacích systémech zvířat nebo při rozkladu rostlinného materiálu působením mikroorganismů. Obě tyto látky se pro průmyslové využití vyrábějí z ropy.
Polystyren, neboli EPS, je typ plastu vyráběného z polystyrenových kuliček. Polystyren se vyznačuje vysokou izolační schopností, odolností a nízkou hmotností a nachází široké využití v různých průmyslových odvětvích. Tento materiál nabízí ekonomické řešení pro tepelnou izolaci, zvukovou izolaci a tlumení nárazů.
Fáze výrobního procesu
Výrobní proces pěnového polystyrenu zahrnuje několik klíčových kroků:
- Předpěnění (Předběžná expanze): Zpěňovatelný polystyren se předpěňuje působením syté vodní páry v předpěňovacích zařízeních. Během tohoto procesu zvětší perle svůj objem na dvaceti až padesátinásobek původního objemu a uvnitř každé perle vznikne buněčná struktura. Výsledná sypná hmotnost je dána teplotou páry a dobou jejího působení na perle. Tato sypná hmotnost musí být stejná jako požadovaná objemová hmotnost vyráběného EPS.
- Meziuskladnění (Stabilizace / Zrání): Tento proces probíhá v provzdušňovaných silech. V čerstvě vypěněných perlích se totiž během chlazení vytvoří podtlak, způsobující vysokou citlivost perlí na mechanické poškození a znemožňující jejich bezprostřední další zpracování. Difuzí vzduchu do buněk perlí se podtlak vyrovnává, perle získávají větší mechanickou pružnost a zlepšuje se jejich další zpracovatelnost. Perle se současně i suší. Tato fáze umožňuje odpaření přebytečné vlhkosti a stabilizaci kuliček.
- Formování a lisování: Po stabilizaci se předpěněnými perlami vyplní dutina blokové formy, která má ve stěnách parní trysky. Jedná se o nejčastěji používaný postup. Perle změknou a působením pentanu a vzduchu v buňkách dále expandují. V uzavřeném prostoru formy se vzájemně svaří a vytvoří kompaktní blok. Po relativně krátké době na ochlazení jsou bloky vyjmuty z formy a uskladněny před dalším zpracováním.
- Řezání a další zpracování: Bloky jsou po vyzrání rozřezány teplým, nebo studeným drátem na desky a následně expedovány. Na konci linky se nachází balicí stroj.
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.
Čtěte také: Beton svépomocí: Recept
Speciální výrobní postupy
- Drenážní desky: Při výrobě drenážních desek se používají velké předpěněné perle o průměru 7-10 mm, které jsou spojeny jen na svých styčných bodech. K tomu může dojít prostřednictvím lehkého "svaření" v blokové formě nebo pomocí speciálního pojiva.
- Elastifikované desky pro kročejový hluk: Při výrobě elastifikovaných desek pěnového polystyrenu izolujících kročejový hluk jsou bloky stlačovány v mechanických lisech přibližně na třetinu své výchozí tloušťky. Po uvolnění stlačení dosahují asi 4/5 svého původního rozměru. Uvedeným postupem dochází k narušení buněčné struktury polystyrenu a tím k výraznému zlepšení jeho akustických vlastností.
- Tvarovky: Při této technologii se používá shodný princip jako při výrobě bloků, dutina ale má tvar konečného výrobku. Pokud se takto vyrábějí desky, mohou mít složité zámky, povrch desky může být opatřen rastrem nebo výstupky pro uložení otopného potrubí pro podlahové topení a podobně.
- Pásy: Předpěněné perle jsou zpěňovány na požadovanou tloušťku desek mezi dvojicí obíhajících nekonečných ocelových pásů. Z vyrobeného pásu se oddělují desky požadované délky.
Vlastnosti pěnového polystyrenu (EPS)
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.
Klíčové vlastnosti:
- Nízká hustota: Důležitou vlastností EPS je velmi nízká hustota (objemová hmotnost) pohybující se v rozmezí 11 až 35 kg/m3, kdy nejčastěji bývá 18 kg/m3. Tato hodnota se skládá asi ze 2 % polystyrenu a 98 % vzduchu, což mu dodává malou nasákavost vody.
- Tepelná vodivost: Na součinitel tepelné vodivosti EPS má vliv obsah vlhkosti. S každým objemovým % obsahu vlhkosti roste tepelná vodivost o 3-4 % (měřeno na zkušebních tělesech o objemové hmotnosti 16 kg/m3). Tato závislost nemá pro praxi žádný význam, protože praktický obsah vlhkosti správně instalovaných polystyrenových desek je zohledněn ve výpočtové hodnotě součinitele tepelné vodivosti.
- Rozměrová stálost: Změna délky je asi 0,2-0,4 % a závisí na technologických podmínkách při výrobě a na typu materiálu. Podle ČSN EN 1603 je smrštění nejvýše 0,2 %.
- Pevnost v tlaku: Pevnost EPS se obvykle udává buď jako napětí potřebné ke stlačení zkušebního vzorku o 10 %, nebo jako napětí potřebné ke stlačení zkušebního vzorku o 2 % podle ČSN EN 826.
- Nasákavost: Nasákavost při dlouhodobém ponoření nepřesahuje 5 %. Ve své buněčné struktuře drží téměř žádnou vodu.
- Životnost: Životnost izolace EPS je stejná nebo vyšší než životnost ostatních částí stavby.
- Biologická odolnost: Nehnije, neplesniví a netrouchniví. Odolává působení mikroorganismů a zvířatům.
- Reakce na oheň: EPS je vyráběn v modifikacích do stupně hořlavosti C1 - těžce hořlavé. EPS již řadu let vůbec nevyrábí materiály s obsahem hexabromcyklododekanu (HBCD).
- Chemická odolnost: EPS je odolný vůči vodě, solným roztokům, kyselinám, zásadám, alkoholům, nasyceným alifatickým uhlovodíkům (např. pentan), parafinovému oleji, vazelíně. Není odolný vůči organickým rozpouštědlům.
Kontrola kvality a certifikace
Výroba podléhá přísné kontrole kvality. Sleduje se zejména hustota, tepelná vodivost, rozměrová stálost, pevnost v tlaku a nasákavost. Kvalitní polystyren poznáte podle přesných hran, rovnoměrné struktury a jasného značení. Výrobky s certifikací (např. CE, ETA nebo národní značky kvality) vám dávají jistotu, že materiál byl zkontrolován a odpovídá platným normám.
Značka kvality Sdružení EPS ČR
Spotřebitelé mohou kvalitní pěnový polystyren (EPS) spolehlivě rozpoznat díky značce kvality. Sdružení EPS ČR zavedlo pro výrobky z EPS značku “kvalitní výrobek”. Tato značka usnadní běžným spotřebitelům identifikaci kvalitních izolačních materiálů prodávaných na našem trhu. Značku, která zaručuje, že se jedná o kvalitní výrobek, zavedlo Sdružení EPS ČR, které se dlouhodobě zasazuje o zlepšení kvality EPS v České republice.
Dva stupně kontroly kvality:
- Značku kvality EPS jsou oprávněni používat členové Sdružení EPS ČR, kteří splňují kritéria kontroly kvality výrobků z EPS. V rámci projektu kontroly kvality ji pravidelně provádí přímo v maloobchodní síti nezávislá notifikovaná osoba. V současné době je touto autorizovanou osobou Technický zkušební ústav stavební, který zaručuje objektivitu výsledků sledování kvality.
- Každý výrobce musí ve svém provozu také uplatňovat systém postupnosti výroby výrobků EPS podle ČSN EN 13163 a ČSN EN 13172. Dodržování tohoto systému bude pravidelně, minimálně jednou ročně, kontrolováno audity. Ty bude provádět projektový manažer sdružení, a to přímo ve výrobních závodech jednotlivých členů Sdružení EPS ČR.
Projekt Monitoring kvality polystyrenu EPS byl iniciován v roce 2007 slovenským sdružením ZEPS SR a českým sdružením SEPS ČR. Prostřednictvím nezávislých akreditovaných a notifikovaných zkušeben hodnotí výrobky a výrobce pěnového polystyrenu EPS používaného v zateplovacích systémech s cílem zajistit jejich shodu se slovenskými a evropskými technickými normami. Sledování kvality pěnového polystyrenu (EPS) je jednou z dlouhodobých priorit Sdružení EPS ČR. Cílem je nejen ochrana spotřebitele, ale také vytvoření spravedlivých podmínek pro všechny výrobce a prodejce pěnového polystyrenu EPS.
Recyklace pěnového polystyrenu
EPS je s ohledem na své jednoduché chemické složení dobře recyklovatelný, a to hned několika metodami. Většina výrobních závodů recykluje vlastní odřezky a zbytky EPS přímo v procesu, kdy se drcený materiál znovu přidává do směsi. Použitý pěnový polystyren z demolic, rekonstrukcí nebo obalů lze dále recyklovat mechanicky na nové výrobky z EPS, případně materiálově využít v dalších odvětvích.
Čtěte také: Výroba jímky z betonu krok za krokem
Metody recyklace:
- Recyklace ve výrobní technologii: 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. Recyklací EPS ve výrobní technologii se u nás zabývá většina výrobců EPS, ačkoli v řadě případů zpracovávají 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, 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: 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.
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.
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.
Použití pěnového polystyrenu
Bloky EPS se řežou na desky pro zateplení fasád, střech, podlah, základů či stropů, případně na speciální prvky pro spodní stavby a technické izolace. Tvarovky z EPS se používají jako obalový materiál pro bezpečnou přepravu spotřebičů, elektroniky, potravin, léčiv nebo křehkých výrobků. Pěnový polystyren EPS je díky svým vynikajícím ochranným vlastnostem ideální pro balení elektrických spotřebičů, jako jsou televizory, chladničky, pračky, počítače a mikrovlnné trouby.
Čtěte také: Materiály na dřevěný plot
tags: #výrobní #proces #pěnového #polystyrenu #EPS