Jak se dělá polystyren: EPS a jeho výroba krok za krokem

Polystyren vzniká polymerací styrenu. Při kombinaci s malým množstvím nízkovroucího uhlovodíku (n-pentan nebo isopentan - jako nadouvadlo) styren polymeruje na expandovatelný polystyren (EPS). Pentan - jako složka ropy a styren - jako produkt získaný při zpracování ropy, jsou čisté uhlovodíky, sestávající převážně z uhlíku (C) a vodíku.

Expandované polystyrenové (EPS) pěny jsou uměle vyrobené polymery s uzavřenou mřížkovou strukturou vzduchem plněných sférických částic. Jedná se o mikroporézní umělý organický materiál, jehož 95 % objemu tvoří vzduch uzavřený v koulích (cca 5 109 v 1 m3) polymerní mřížky. Pro dosažení tohoto stavu materiálu je již při výrobě suroviny v polystyrenu přesně distribuován pentan jako pěnidlo, které umožňuje jeho expanzi (expanzi; pěnu).

STYROPOR® je ochranná známka společnosti BASF SA, která označuje expandovatelný polystyren (EPS), který tato společnost vyrábí. Dodává se ve formě kulovitých skelných kuliček o velikosti v závislosti na aplikaci od 0,2 mm do 3,0 mm a hustotě cca 650 kg/m3 v oktabinech nebo kovových sudech. Produkce Styropor® Tepelná energie je potřebná k nabobtnání (roztažení) perel do pěny. Lze jej vyrábět pomocí horké vody, horkého vzduchu nebo páry. Expanze pomocí páry se ukázala z ekonomického hlediska jako nejvýnosnější, a proto se v současnosti téměř bez výjimky používá ve všech podnicích zpracovávajících (expandující) polystyren. Vodní pára je preferována především pro její vysokou schopnost ukládat energii.

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.
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. 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 ochlazení jsou bloky vyjmuty z formy a uskladněny před dalším zpracováním. Potom jsou řezány teplým, nebo studeným drátem na desky. Před rozřezáním bloků na desky je třeba nechat tyto bloky odležet, aby vychladly a perle nabyly konečné pevnosti. Bloky jsou po vyzrání rozřezány na desky a 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.

4. 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.

Vlastnosti a využití polystyrenu

Pěnový polystyren (EPS) 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. 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.

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. Výroba EPS je energeticky úsporná, protože materiál tvoří z více než 95 % vzduch. Díky tomu má pěnový polystyren vynikající izolační vlastnosti, nízkou hmotnost a vysokou pevnost vzhledem k hmotnosti. Moderní výroba minimalizuje emise a umožňuje recyklaci odřezků i použitého EPS, které se znovu drtí a vrací do výrobního procesu nebo využívá k dalším produktům.

Produkty z EPS:

• Tvarovky z EPS - ochranné obaly
• Termoboxy - boxy z EPS pro udržení teploty
• Řezaný polystyren - komplexní tvary výrobků a obalů
• Ochrana rohů - standardní výrobek pro ochranu rohů

Recyklace polystyrenu: Rozdrcené odřezky ze staveb je možno přidat do nových výrobků při zachování jejich vlastností. Isover nabízí izolační řešení pro střechy, stěny, příčky, podlahy, potrubí a větrací kanály. Základní surovinou je zpěňovatelný polystyren se 5-7 % pentanu. Výroba EPS probíhá ve třech stupních: předpěnění, meziuskladnění a výroba tvarovek nebo bloků. Předpěněné perle se zrají, poté se formují do bloků nebo tvarovek a řezají na desky.

Styren i pentan používané při výrobě pěnového polystyrenu jsou látky běžně se vyskytující v přírodě. Pentan patří mezi lehké uhlovodíky a vzniká ve velkém množství při rozkladu rostlinného materiálu. Výroba polystyrenu pod lupou ukazuje důvody jeho popularity: obalený vzduch tvoří 98-98,5 % objemu, EPS je tedy výborný izolační materiál s nízkou hmotností a vysokou pevností.

Specifické technologické detaily a poznámky

Výroba EPS je energeticky úsporná a umožňuje recyklaci odřezků. Pěnový polystyren se vyrábí z malých perlí, které obsahují nadouvadlo, nejčastěji pentan. Perle se nejprve předehřejí párou v zařízení zvaném předpěňovač, kde zvětší svůj objem až několiknásobně a vytvoří lehké pěnové kuličky s uzavřenými vzduchovými póry. Ve formách se perle znovu zahřejí vodní párou, čímž se vzájemně spojí do kompaktního bloku nebo tvarového dílu. Po vychlazení a vyzrání se bloky EPS řežou na desky požadované tloušťky pro použití ve stavebnictví jako tepelná izolace fasád, střech, podlah a základů, nebo se z nich vyrábějí obalové prvky chránící zboží při přepravě.

Moderní výrobní postupy minimalizují emise a umožňují recyklaci. EPS je zdravotně nezávadný, dlouhodobě funkční a plně recyklovatelný materiál, který nachází široké uplatnění v stavebnictví, modelářství i balení.

tags: #jak #se #dela #polystyren