Historie a rozmanité využití pěnového polystyrenu (EPS)

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 - od filmové produkce, divadelních kulis a uměleckých instalací, architektury a výstav, sportu, vzdělávání a vědeckého výzkumu. 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 environmentálními projekty po celém světě.

Počátky pěnového polystyrenu

Historie expandovaného polystyrenu (EPS) začala v roce 1949, kdy náhodný objev Fritze Stastného (BASF), brněnského rodáka, vedl k vytvoření lehkého a cenově dostupného materiálu. V roce 1952 byl EPS představen na veletrhu plastů v Düsseldorfu, což připravilo půdu pro jeho široké využití. V roce 1954 jeho použití v izolaci budov znamenalo jeho zavedení do stavebnictví. O pouhé tři roky později, v roce 1957, byl instalován první ETICS s izolací z EPS, který dodnes šetří energii. Skok k masové výrobě následoval koncem 50. let 20. století otevřením závodů v Brazílii a Francii. Zejména v roce 1962 byl EPS vybrán pro přepravu Mony Lisy díky svým vynikajícím ochranným vlastnostem. Rok 1998 znamenal pro EPS velký posun s uvedením „šedého EPS“ na trh, který ve srovnání s bílým EPS nabízí ve stavebnictví lepší tepelnou izolaci. Do roku 2020 se izolační vlastnosti EPS staly klíčovými pro přepravu vakcín proti COVID-19 po celém světě a hrály velkou roli při záchraně životů.

Díky tomuto vývoji EPS prokázal svou všestrannost a důležitost a upevnil si své místo jako nenahraditelný materiál 20. a 21. století. Izolační desky z EPS významně přispívají ke snižování emisí CO2 v Evropě ve stavebnictví, a to díky jejich vynikající tepelné izolaci, která vede k nižší spotřebě energie na vytápění a chlazení v obytných budovách. Jako obalový materiál EPS také snižuje množství odpadu tím, že chrání elektronická zařízení a zachovává zboží podléhající rychlé zkáze.

Co je polystyren a jak se vyrábí

Polystyren (zkráceně PS) je syntetický plast (polymer) získaný polymerací styrenu. Je to proces, při kterém se molekuly styrenu spojují do dlouhých řetězců za vzniku pevného materiálu. Polystyrén je díky své charakteristické struktuře tuhý, lehký a průhledný. Jednou z forem polystyrenu je granulát. Jeho napěněním vzniká pěnový polystyren, oblíbený izolační materiál ve stavebnictví. Pro získání lehké polystyrenové pěny s nízkou hustotou se polystyrenové granule dvojitě napěňují. Poté se materiál suší a formuje do bloků vhodné velikosti.

Expandovaný polystyren (EPS) se skládá z 98 % vzduchu a pouze ze 2 % suroviny. Inženýři neustále vyvíjejí inovace, aby zlepšili ochranné, recyklovatelné a izolační vlastnosti EPS, a zajistili tak jeho dlouhodobou užitečnost a účinnost. V posledních letech se stále více těší oblibě EPS izolace s obsahem grafitu (neboli „šedý EPS“). Grafit obalený v polystyrenu se chová jako zrcadlo, odráží teplo a snižuje množství tepelného záření, které prochází pěnou. V Evropě slouží primárně 75 % EPS k tepelné izolaci budov a celosvětově se třetina používá jako obalový materiál. EPS si také vede nadprůměrně, pokud jde o pevnost v tlaku a tahu, tlumení nárazů a odolnost proti vlhkosti. 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.

Čtěte také: Vše o rýhované omítce

Typy polystyrenu

Polystyrenové hmoty patří mezi nejpoužívanější plasty na světě. V celosvětovém měřítku výroby plastů tvoří objem cca 9-10 %. Styrenové plasty patří do skupiny termoplastů. Produktem polymerace styrenu je polystyren a dále tam patří jeho kopolymery. Prvopočátky historie styrenových plastů začal psát roku 1839 Eduard Simon, který objevil monomer styrenu. Základem všech druhů polystyrenových plastů je styren - velmi hořlavá látka. Rozlišujeme 3 základní druhy polystyrenů:

• Standardní polystyren (PS, označovaný také jako GPPS - z angl. General Purpose Polystyrene): Je vzhledově podobný plexisklu - je čirý a křehký, skvěle formovatelný, současně je teplotně stabilní a má nízkou hmotnost. 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 a 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.
• Houževnatý polystyren (HIPS - z angl. High Impact Polystyrene): 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. 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.
• Expandovatelný/zpěňovatelný polystyren (EPS - z angl. Expandable Polystyrene): EPS perličky vyráběla firma BASF, která získala v roce 1949 patent. Tento druh polystyrenu rozlišujeme dále dle různých výrobních metod. EPS má výborné izolační vlastnosti, proto je hojně využíván ve stavebnictví - používá se k výrobě speciálních stavebních desek k zateplení fasád (tzv. ETICS), střech, podlah, stropů. EPS slouží např. k výrobě podnosů, talířů, misek, termoboxů či kelímků na nápoje.

Vytlačovaný pěnový polystyren (XPS)

Pěnový tepelně izolační polymerní materiál, který vzniká díky tepelné úpravě zpěňovatelného polystyrenu (EPS). Tento polystyren lze tvarovat a dopěňovat při extruzi v extrudéru. Používá se také hojně ve stavebnictví např. jako izolace spodní části stavby - má vysokou odolnost v tlaku a proti mechanickému zatížení, nevadí mu styk s vodou ani zeminou.

Vlastnosti polystyrenu

Polystyren je extrémně univerzální materiál, díky kterému je použitelný v různých oborech a průmyslových odvětvích. Za pozornost stojí také vysoká tuhost a rozměrová stálost. Polystyren vykazuje dobrou odolnost vůči mnoha rozpouštědlům. EPS se vyznačuje velmi nízkou hmotností (obsah je tvořen z 98 % vzduchem) a zároveň vysokou pevností, lze jej ale lehce zpracovat do různých tvarů. Nepředstavuje žádné riziko pro lidské zdraví ani během výroby, ani při manipulaci a aplikaci, ani v průběhu jeho využití ve stavbě nebo během demolici a recyklaci. K dalším vlastnostem se řadí také odolnost proti stlačení, vlhkosti a teplotním výkyvům.

Použití pěnového polystyrenu

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 tepelná izolace v budovách, ale také při výstavbě mostů, železničních tratí nebo vozovek.

Využití v praxi - příklady

• Film a divadlo: Ve studiu Warner Bros. se pěnový polystyren (EPS) používá k výrobě kulis, rekvizit a soch.
• Umění a výstavy: Socha sv. Václava v pasáži Lucerna v Praze je vyrobena z pěnového polystyrenu (EPS). V Britském přírodovědném muzeu jsou modely zvířat a kostry vytvořeny z pěnového polystyrenu (EPS).
• Vědecký výzkum a vzdělávání: 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.

Pěnový polystyren ve stavebnictví v ČR

Dlouhodobé úspěšné používání tepelných izolací z pěnového polystyrenu na celém světě prokázalo, že vlastnosti tohoto izolantu je možné výhodně využít v celé řadě stavebních konstrukcí. Nejčastěji pro tepelné izolace střech, fasád, podlah i stropů. Podle interních statistik Sdružení EPS ČR se pěnový polystyren využívá z 88 procent ve stavebnictví. Nejčastěji jako fasádní izolační materiál. Na jiné než stavební účely se ho podle Sdružení EPS ČR upotřebí z celkové roční výroby zhruba 12 %. Letošní rok se očekává, že by měla být pokořena dosud rekordní spotřeba polystyrenu z roku 2011, tj. 62 000 tun. Hlavním důvodem je pokračování dotačního programu Nová zelená úsporám.

Čtěte také: Cesta za teplem a bezpečím domova

Zájem o pěnový polystyren roste s důrazem na výstavbu energeticky šetrných domů. Majitelé domů díky neustále se zvedajícím cenám za energie hledají způsoby, jak zamezit vysokým nákladům za vytápění. I proto úměrně roste počet zateplených domů. Díky komplexnímu zateplení lze ušetřit 50 až 70 % výdajů za energie. Motivovat investory k zateplení nebo případné rekonstrukci staršího domu má zejména pokračování dotačního programu Nová zelená úsporám. Ten nabízí více než půl milionu korun na výstavbu nového rodinného domu, nebo až 55 procent výdajů na investice do zateplení.

Z loňského průzkumu Sdružení EPS ČR ale vyplývá, že mezi nejdůležitější kritéria rozhodující o zateplení řadí 75 % Čechů na první místo kvalitu izolačního materiálu, až potom celkovou cenu. Ta je určující pro 65 % dotázaných. Nejčastěji se používá na zateplení fasád. Jeho podíl činí až 90 %. Naopak na zateplení šikmých střech a vnitřních příček se používá téměř výhradně minerální vata. Tyto podíly jsou dány zejména technickými vlastnostmi obou materiálů. Co se týče prodaných m3 na českém trhu, je podíl pěnového polystyrenu vyšší než podíl vaty. Rozhodujícím faktorem pro volbu zateplení je stav nemovitosti (stáří, spotřeba energie apod.).

Energetická náročnost budov a polystyren

Obecně lze říci, že všechny domy postavené před rokem 1990 přestávají v současné době splňovat požadavky na energetickou náročnost. Dle propočtů Sdružení EPS ČR jsou ztráty prostupem tepla u obvodových stěn u nezatepleného rodinného domu zhruba 30 %. Prostupem okny uniká okolo 20 % tepla a přibližně stejné množství tepla unikne větráním okny. Střechou běžně ztrácíme asi 20 % tepla. Podlahami pak uniká cca 10 % tepla.

Z nedávných detailních analýz vyplývá, že zateplených rodinných domů v ČR je necelých 200 tisíc, tedy zhruba 11 procent. Polovina z toho je navíc zateplena špatně. Nejčastějším problémem je síla polystyrenu. Minimální doporučená tloušťka pro zajištění požadované energetické náročnosti budovy má podle odborníků činit alespoň 15 cm. To platí při uvažování současných investičních nákladů a velmi malých změn cen energie. „Zdrojem problémů s nedostatečnou tloušťkou pěnového polystyrenu bývá neznalost investorů, ale také nesprávná doporučení některých zateplovacích firem a projektantů. Snaha ušetřit na počátečních investicích je šetřením na nesprávném místě. Zvýšení tloušťky pěnového polystyrenu z 12 na 20 cm znamená u průměrného rodinného domu zvýšení dílčích nákladů na zateplení stěn zhruba o 3 až 4 %.“

Přestože je pěnový polystyren nejpopulárnějším izolačním materiálem a o účinnosti zateplení pochybuje již málokdo, v Česku je stále téměř 145 milionů m2 nezateplených obvodových stěn. Největší podíl představují zejména staré nezateplené a nezrekonstruované budovy. Podle údajů společnosti PORSENNA nebylo v roce 2012 v Česku zatepleno celkem 77 % všech obydlených bytových jednotek. A při současném tempu zateplování se do roku 2020 tento podíl sníží pouze na 55 procent. V roce 2030 tak podle odhadů odborníků nebude zateplen stále milion bytových jednotek, převážně v rodinných domech. V kombinaci se zanedbáním adekvátní tloušťky izolantu a zvyšujícími se cenami za energie se mohou tisíce domácností v Česku ocitnout na prahu tzv. energetické chudoby. Renomovaná agentura ICIS předpovídá v roce 2014 růst spotřeby pěnového polystyrenu o 4-5 % i s ohledem na požadavky na zateplování s vyššími tloušťkami izolantů.

Čtěte také: Odhalte tajemství miniaturních staveb a jejich příběhy

Spotřeba pěnového polystyrenu v ČR

Spotřeba expandovaného pěnového polystyrenu (EPS) se v Česku od roku 2008 pohybuje mezi 50.000 až 60.000 tunami ročně. Jeho životnost uvnitř staveb je stejná nebo vyšší než ostatní části stavby. Podle sdružení výrobců a zpracovatelů polystyrenu (EPS ČR) se loni v ČR spotřebovalo meziročně o 9,9 procenta méně pěnového polystyrenu. Z rekordních 62.000 tun v roce 2011 se spotřeba v roce 2012 propadla na 56.400 tun. Důvodem 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.

Recyklace polystyrenu

Vzhledem k rostoucímu zaměření na ekologii ze strany výrobců, regulátorů i spotřebitelů vyvstává otázka: které plasty jsou recyklovatelné? V kontextu tohoto materiálu je nejdůležitější otázkou, zda lze konkrétní PS materiál recyklovat. Odpověď zní ano, je možné zpracovat a znovu použít např. jednorázové potravinářské obaly z polystyrenu. Stavební polystyren do nádob určených pro třídění plastů nepatří! Neznečištěný 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.

Sdružení EPS ČR

Sdružení EPS ČR je národní organizace založená v roce 1998 s cílem podporovat a koordinovat společný vývoj aplikací z pěnového polystyrenu (EPS), podílet se na tvorbě norem, kontrolovat kvalitu výrobků z EPS, poskytovat konzultace v oblasti výroby a použití výrobků a aplikací z EPS, zvyšovat bezpečnost výrobků z EPS a podílet se na úsporách energie.

Sdružení EPS ČR má 13 členů, a dále 5 čestných členů. Reprezentuje tak většinu dodavatelů a zpracovatelů EPS v České republice. Roční obrat se pohybuje kolem 4,5 miliardy Kč při zpracování více než 50 tis. tun EPS. V posledních letech společnosti investovaly téměř 4 miliéry Kč do rozvoje a inovací. Zaměstnávají přes 1000 pracovníků. Členy sdružení jsou výrobci suroviny, výrobci EPS a další společnosti a odborníci z oblasti EPS působící v České a Slovenské republice. Sdružení úzce spolupracuje s příbuznými profesními organizacemi, školami, výzkumnými pracovišti, státními institucemi a s mnoha odborníky z různých oborů. Sdružení EPS ČR je členem EUMEPS, Evropského sdružení výrobců EPS.

tags: #historie #pouziti #penoveho #polystyrenu

Oblíbené příspěvky:

• Detailní pohled na polystyrenové desky
• Jak zesílit stavební konstrukce? Zjistěte v našem článku.
• Kompletní průvodce k sadě držáků panelů
• Přečtěte si o vlastnostech a použití tmavě hnědého akrylátového matu Eternal
• Vše o smrkových palubkách 27x146x4000