Polystyren, ať už ve formě expandovaného (EPS) nebo extrudovaného (XPS), je klíčovým materiálem v mnoha odvětvích, zejména ve stavebnictví pro své vynikající izolační vlastnosti. Proces výroby polystyrenu je moderní a přesně řízený postup, při kterém se z pevného polystyrenového granulátu vytváří lehký, objemný a výborně tepelně izolační materiál. Podívejme se na jednotlivé fáze výroby podrobněji.
Suroviny pro výrobu polystyrenu
Základní surovinou pro výrobu pěnového polystyrenu je zpěňovatelný polystyren ve formě perlí, obsahujících 5-7 % pentanu jako nadouvadla. Tyto perle se vyrábějí suspenzní polymerací monomeru styrenu a jsou dodávány výrobcům pěnového polystyrenu v několika frakcích od 0,3 do 2,8 mm v závislosti na konkrétní aplikaci. 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. Obě tyto látky se pro průmyslové využití vyrábějí z ropy.
Proces výroby pěnového polystyrenu (EPS / AIRPOP)
Výroba pěnového polystyrenu probíhá ve třech hlavních stupních: předpěnění, meziuskladnění (zrání) a výroba tvarovek nebo bloků.
1. Předpěnění
- Zpěňovatelný polystyren se předpěňuje působením syté vodní páry v předpěňovačích.
- Surovina se zahřívá ve speciálních strojích zvaných preexpandéry párou při teplotách 80-100 °C.
- Během tohoto procesu zvětší perle svůj objem na dvaceti až padesáti násobek původního objemu a uvnitř každé perle vznikne buněčná struktura. Hustota materiálu klesá z přibližně 630 kg/m3 na hodnoty mezi 10 a 35 kg/m3.
- 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.
- 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.
2. Meziuskladnění (Zrání)
- Proces meziuskladnění probíhá v provzdušňovaných silech. Perličky z předpěňovače se přemístí do zrajících zásobníků vyrobených z perforované tkaniny.
- V čerstvě vypěněných perlích se 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.
- V zásobnících se struktura kuliček stabilizuje a zpevňuje. Doba zrání závisí na množství sypké hmoty a druhu zpracovávané suroviny.
3. Výroba tvarovek nebo bloků
Předpěněné a vyzrálé perle mohou být různými způsoby zpracovány na konečné výrobky. Nejčastěji používaný postup zpracování je výroba bloků a řezání na desky nebo obalů ve formě tvarovek.
- Výroba bloků: Pomocí pneumatické dopravy se perle dopravují do blokové formy, kde se působením páry a tlaku po určitou dobu „svařují“ do tvaru formy - bloku. Dutina blokové formy ve tvaru kvádru s parními tryskami ve stěnách se zcela vyplní předpěněnými perlemi a vystaví se opět působení syté vodní páry. 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. Potom jsou řezány teplým, nebo studeným drátem na desky. Před vlastním rozřezáním bloků na desky je třeba nechat tyto bloky 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.
- Výroba tvarovek: 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.
- Výroba drenážních desek: Při výrobě drenážních desek se používá velkých předpěněných perlí 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.
- Výroba elastifikovaných desek: 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.
- Předpěněné perle jsou zpěňovány na požadovanou tloušťku desek mezi dvojicí obíhajících nekonečných ocelových pásů. Z vyrobeného pásu se oddělují desky požadované délky.
Výroba extrudovaného polystyrenu (XPS)
Extrudovaný polystyren se vyrábí smícháním polystyrenových pelet s různými přísadami, které je zkapalní. Do směsi se vstříkne vyfukovací činidlo, které vytvoří plynové bubliny. Extrudovaný polystyren je o něco hustší, a proto je v tlaku o něco pevnější než pěnový polystyren, má však nižší tepelnou vodivost. Má uzavřenou buněčnou strukturu s velmi nízkou nasákavostí a propustností vodní páry.
Čtěte také: Beton svépomocí: Recept
Vlastnosti a využití polystyrenu (EPS / AIRPOP)
Pěnový polystyren (zkráceně EPS, nově AIRPOP) je „univerzální materiál“ s pestrou škálou možností využití. Jde vlastně o obalený vzduch, který tvoří 98 % objemu polystyrenu. Z tohoto důvodu se polystyren v Evropě začíná označovat jako AIRPOP.
Klíčové vlastnosti polystyrenu:
- Odolnost proti stlačení
- Odolnost proti vlhkosti
- Pevnost a trvanlivost
- Tepelně a zvukově izolační materiál
- Nízká hmotnost, snadná manipulace
- Velká tvarová přizpůsobivost
- Hygienická a ekologická nezávadnost
- Recyklovatelnost
- Cenová dostupnost
Tyto vlastnosti umožňují zabalení, snadnou manipulaci, skladování a transport nejrůznějších průmyslových výrobků nebo potravin při zachování jejich perfektního stavu. Pěnový polystyren se vyrábí v různých hustotách a pevnostech, aby bylo možné optimalizovat vlastnosti pro konkrétní použití - od fasádních a střešních izolací, přes podlahové zateplení až po speciální zakládací desky, spádové klíny či zvukově izolační prvky. Kromě stavebnictví je polystyren (AIRPOP) používán například také jako surovina pro zhotovování modelů, různých forem pro odlévání kovů a pro celou řadu jiných výrobků, mezi nimiž zaujímají významné postavení obaly vyrobené z polystyrenu. Díky přesně řízenému procesu výroby je pěnový polystyren (EPS) stabilní, zdravotně nezávadný, dlouhodobě funkční a plně recyklovatelný materiál.
Produkty z EPS:
- Tvarovky z EPS: Jednou z nejčastějších aplikací EPS jsou ochranné obaly - tvarovky.
- Termoboxy: Boxy z EPS slouží jako vložky do termoboxů. Pomáhají tak udržet obsah ve stálé teplotě - chladu či teple.
- Řezaný polystyren: Vyrábíme i složité tvary výrobků a obalů.
- Ochrana rohů: Standardní výrobek sloužící k ochraně rohů.
Recyklace polystyrenu
Proces výroby EPS je úzce spojen také s recyklací. Odřezky z výroby a čistý stavební nebo obalový EPS lze znovu nadrtit a vracet zpět do výroby nových EPS produktů nebo využít při výrobě jiných polystyrenových materiálů. Tím se šetří suroviny, snižuje se množství odpadu a zlepšuje celková environmentální bilance. 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.
Čtěte také: Výroba jímky z betonu krok za krokem
Čtěte také: Materiály na dřevěný plot
tags: #vyroba #polystyrenu #postup