Stiropor je termo-izolacioni materijal koji se već dugi niz godina potvrđuje u primjeni – ugradnjom u podove, na vanjske dijelove zidova, te krovove stambenih i poslovnih objekata, škola, bolnica itd.
Osnovni naziv ovog materijala je ekspandirani polistiren (EPS). Prvi put je sintetisan 1928. godine u Francuskoj, a proizvodnja stiropora u industrijskim razmjerama započeta je u Njemačkoj 30-ih godina prošlog vijeka.
Naziv stiropor počinje da se koristi od 1951. godine kada ga je kompanija BASF patentirala pod tim nazivom.
Ekspandirani polistiren (stiropor) je bijela pjenasta plastika proizvedena od čvrstih kuglica polistirena. To je čvrst pjenasti materijal zatvorenih čepića koje nisu međusobno povezani, što ga čini dobrim termo-izolatorom jer toplota ne može lako da „putuje“ kroz takvu strukturu.
Proizvodnja stiropora
Glavna komponenta stiropora je stiren. Stiren se polimerizuje ili toplotom ili pomoću inicijatora polimerizacije, kao što je benzoil-peroksid.
Polimerizacija se zaustavlja pomoću inhibitora. Najčešći inhibitori su kiseonik, sumpor i hidrohinon.
Da bi se formirale ćelije niske gustine, polistiren se mora prvo suspendovati u vodi da bi se formirale kapljice. U vodu se zatim dodaju agensi za suspendovanje, kao što je specijalno istaloženi barijum-sulfat. Uloga agenasa za suspendovanje jeste spriječavanje međusobnog sljepljivanja kapljica. Tako dobijena zrna polistirena su sitna i čvrsta, a da bi se proširila koriste se specijalna sredstva za duvanje. Najčešće su to ugljovodonici propan, pentan, metilen hlorid i hlorofluorougljenici.
Cijeli proces proizvodnje stiropora može se opisati kroz 6 faza:
1. Pravljenje stirena
Osnovna jedinica polistirena je stiren, proizvod je dvostruke reakcije. Prvo se, uz prisustvo katalizatora, najčešće aluminijum-hlorida, formira etil-benzen u reakciji između etilena i benzena. Novonastalom etil-benzenu se zatim uklanja vodonik na temperaturi od 600-650 °C i tako se formira stiren (C8H8).
2. Formiranje polistirena
Polistiren se formira od stirena suspenzijskom polimerizacijom. To je proces u kome su sitne kapi stirena u potpunosti okružene vodom i sluzavom supstancom (gusta, ljepljiva supstanca koju proizvode gotovo sve biljke i neki mikroorganizmi). Na ovaj način se stvaraju ujednačene kapljice polistirena.
Dodavanjem inicijatora polimerizacije i primjenom temperature iznad 100 °C dolazi do stvaranja slobodnih radikala, grupe atoma koja zbog nesparenih elektrona je dostupna za molekularno vezivanje. Slobodni radikali se nasumično kombinuju i formiraju lance polistirena.
Zaustavljanje procesa polimerizacije je zahtjevno. Da bi se proces polimerizacije zaustavio u odgovarajuće vrijeme, uvode se terminatori (supstance koje zaustavljaju proces). Ovaj korak je jako bitan, jer dužina lanaca polistirena mora biti u određenom opsegu. Polistiren sa previše dugim lancima neće se lako rastopiti, dok s druge strane, polistiren sa kratim lancima biće ekstremno krhak.
3. Priprema perli
Po završetku polimerizacije, smjesa koja se sastoji od kuglica sastavljenih od polistirenskih lanaca, mora da se hladi. Po hlađenju, perle se zatim ispiraju i suše. Ujednačena veličina perli postiže se sortiranjem perli kroz mrežice koje filtriraju prevelike i suviše male perle.
4. Izrada ekspandirane polistirenske pene
Da bi se postigla odgovarajuća gustina, zrnca polistirena moraju biti proširena. Proces proširenja zrnaca naziva se pre-ekspanzija i uključuje zagrijavanje polistirena ili parom ili vrućim vazduhom. Tokom ovog procesa koriste se mješalice da se perle ne bi spajale.
Proširene, odnosno ekspandirane perle, lakše su od neekspandiranih, te se one potiskuju na vrh šupljine posude i ispuštaju. Ovaj proces smanjuje gustinu perli na 3% njihove prvobitne vrijednosti i dobija se ekspandirana polistirenska pijena laka za oblikovanje.
Dobijene proširene perle se skladište u mrežastim silosima na 24 sata. To omogućava ulazak vazduha u perle, čineći ih težim i hladeći ih.
5. Kalupljenje (molding)
Nakon što odstoje, perle se ubacuju u kalup željenog oblika. Para niskog pritiska se ubrizgava u perle i između njih, šireći ih i spajajući ih zajedno.
Kalup se zatim može hladiti na dva načina. Prvi je cirkulisanjem vode kroz kalup, a drugi je prskanjem vode spolja.
Dobijen eskpandirani polistiren je toliko dobar izolator da je jako teško ohladiti kalup. Taj problem se rješava korišćenjem malih kalupa, čime se smanjuje vrijeme zagrijavanja i hlađenja i samim tim se ubrzava proces.
6. Sječenje, lepljenje i premazivanje
Ekspandirani polistiren se najčešće siječe uobičajenim radnim alatima za obradu drveta. Alat mora biti veoma oštar da bi se polistiren mogao sjeći glatko.
Može se lijepiti ljepilima koji ga ne uništavaju. Najčešće korišćena ljepila su na bazi fenola, epoksida, rezorcinola i uree.
Ekspandirani polistiren nije otporan na loše vremenske uslove, a ni na sunčevu svjetlost, zapaljiv je, tako da je posljednja stvar u procesu proizvodnje premazivanje epoksidom i nezapaljivim supstancama.
Proizvedeni ekspandirani polistiren se ispituje brojnim testovima i neophodno je da zadovolji standarde koje je formulisala međunarodna organizacija za standardizaciju koja razvija tehničke standarde za širok spektar materijala (ASTM International).
Rastopljeni polistiren se testira da bi se utvrdilo da li je dovoljno viskozan da može da proizvede stiropor sa željenim svojstvima.
Oblikovani eskpandirani polistiren se ispituje na čvrstoću, zapaljivost, gustinu, otpornost, poroznost, propusnost i toplotnu provodljivost.
Osnovne karakteristike stiropora
- Toplotna provodljivost – Stiropor ima veoma nisku toplotnu provodljivost zbog svoje zatvorene ćelijske strukture koja se sastoji od 98% vazduha. Vazduh zarobljen u ćelijama je veoma loš provodnik toplote, što obezbjeđuje stiroporu odlične karakteristike toplotnog izolatora. Kao toplotni izolator može se koristiti za izolaciju fasadnih zidova, toplotna izolacija u „sendvič“ zidu, unutrašnja toplotna izolacija (plafoni i unutrašnje strane zidova), izolacija za kose krovove i toplotna izolacija ploča nad prolazom.
- Parapropusnost – Zbog postojanja mjehurića vazduha u strukturi, stiropor ima manji otpor na difuziju vodene pare, što omogućava unutrašnjem prostoru da „diše“. Ipak paropropusnost nije dobra kao kod mineralne vune. Korišćenjem stiropora smanjuje se mogućnost pojave vlažnih zidova i pojave buđi, koji nastaju kao posljedica zadržavanja viška vlage u prostoriji.
- Hemijska otpornost – Stiropor ne reaguje sa brojnim hemikalijama kao što su soda, sapun, mineralna đubriva, zatim sa građevinskim materijalima bitumenom, gipsom, cementom, krečom i asfaltnim emulzijama, što ga čini savršenim izborom za izolaciju fasadnih zidova.
- Širok opseg radne temperature – Ovaj materijal podnosi veoma niske temperature, pored toga podnosi i dugotrajno zagrijavanje do 80 °C i kratkotrajno zagrijavanje do 95 °C. Bitno je naglasiti da, kada temperature pređe ove nivoe, stiropor počinje omekšavati. Zapaljiv je materijal, a izložen vatri ispušta veliku količinu korozivnog dima, spada u klasu zapaljivosti B1 (temperatura topljenja preko 450 °C).
- Mehanička čvrstoća – Sam način proizvodnje omogućava primjenu stiropora u različite svrhe. Stiropor sa visokom čvrstoćom na pritisak koristi se za velika opterećenja, a sa malom čvrstoćom koristi se za formiranje šupljina. Što je gustina veća, raste i čvrstoća na pritisak.
U većini sistema toplotne izolacije, zbog svojih izuzetnih svojstava, stiropor je nezamjenjiv. U razvijenim državama čak 90% svih fasada izolovano je upravo stiroporom.
Investicija u toplotnu izolaciju od stiropora sa energetskog stanovišta veoma brzo se vraća.
Pametnim proračunom, troškovi grijanja i klimatizacije mogu da se smanje najmanje tri puta.
Pored toga, u poređenju sa drugim termo-izolacionim materijalima, za stiropor nije potreban majstor, jer je jako jednostavno postavljanje ploča u uradi sam izvedbi.
Postoje i mnoga pitanja o ekološkoj prihvatljivosti stiropora, ali sa pojavom novih metoda proizvodnje značajno se poboljšavaju karakteristike stiropora i smanjuje se štetan uticaj na životnu sredinu.
