Polistirenul este un produs rezultat în urma polimerizării unui monomer aromatic styrene, obţinut ca derivat al ţiţeiului, în prezenţa unui catalizator peroxidic. Rezultatul final este o pulbere solidă, cu o granulaţie de 0,01-0,2mm, având componetele structurale impregnate cu aer.      

A fost obţinut pentru prima dată în 1930, de firma BASF.

Produsul prezintă urmatoarele caracteristici tehnice principale: Densitatea G/cmc 1,04-1,06 Rezistenţa la tracţiune N/mmp 30-80 Rezistenţa la şoc N/mmp 0,10

Rezistenţa la încovoiere N/mmp 50-100

Duritatea Rockwell   68-80

Alungire la rupere % 1-4

Coeficient de dilatare termică 10_5/C 6-8

Căldura specifică Cal/g°  C 0,32

Absorţia de apă % 0,5-1,0

      Datorită structurii sale, în afara calităţilor tehnice prezentate, polistirenul este şi un foarte bun izolant fonic. Capacitatea fonoizolantă a polistirenului prezintă caracteristica din graficul alăturat.      

Polistirenul poate fi prelucrat prin expandare sau extrudare. Procesul tehnologic de expandare EPS include mai multe etape, dintre care cele mai importante sunt: preexpandarea si expandarea propriu-zisă.       

     Preexpandarea: este etapa în cursul căreia granulele din pvc, sub acţiunea unui agent de expandare şi în condiţii de temperatură (cca. 100°C) îsi măresc volumul de cca. 50 de ori (până la 3-4 mm). Procesul determină densitatea şi omogenitatea produsului.        

     Expandarea: este etapa procesului tehnologic desfasurată în parametri controlaţi de temperatură şi depresiune (vacum), în care perlele de polistiren preexandat sunt sudate una de alta. Această etapă marchează decisiv rezistenţa mecanică a produsului, gradul de coeziune al particulelor, distribuţia coerentă a densităţii şi capacitatea de difuzie       

Polistirenul expandat este obţinut dintr-un amestec de 5-10 % gaz de expandare (pentan sau bioxid de carbon) şi 90-95 % polistiren. Amestecul expandează într-o spumă mai mult sau mai puţin densă, sub acţiunea vaporilor de apă.

Structura impregnată în proporţie de 98% cu aer, îi coferă produsului calităţi de excepţie privind greutatea şi capacitatea izolantă. Într-un cm. cub de polistiren expandat, se estimează că există cca. (30-100)x10³ granule structurale. Greutatea uzuală a polistirenului expandat este între 5-30 Kg/mc.       

La temperatura de 850 ºC polistirenul se descompune în principalele sale elemente structurale:

Nr. Componente Formula UM Timp scurs de la începutul experimentului 15 min 30 min 90 min

1. Oxigen O2 % 1,44 1,44 0,72

2. Bioxid de carbon CO2 % 1,02 0,98 1,28

3. Monoxid de carbon CO ppm 364 192 180

4. Metan CH4 ppm 190 60 20

5. Acetilenă C2H2 ppm 34 33 10

6. Etilenă C2H4 ppm 25 20 110

7. Etan C2H6 ppm 10 57 70

8. Propilenă C3H6 ppm 35 35 10

9. Metanol CH3OH ppm 110 140 10

10. Acetonă C3H6O ppm 55 80 10

      Concentraţia admisă pentru aceste componente, fără a afecta existenta biologică este de:

Nr. Componente Formula UM Conţinut  la Conţinut admisibil 30 min 90 min uman animal

1. Oxigen O2 % 1,44 0,72 15 10

2. Bioxid de carbon CO2 % 0,98 1,28 5 10

3. Monoxid de carbon CO % 0,0364 0,0180 0,15 0,20

4. Metan CH4 ppm 60 20 25x104 50x104

5. Acetilenă C2H2 ppm 33 10   20x104

6. Etilenă C2H4 ppm 20 110 25x104 80x104

7. Etan C2H6 ppm 57 70   3,1x104

8. Propilenă C3H6 ppm 35 10 10x104 50x104

9. Metanol CH3OH ppm 140 10   3,9x104

10. Acetonă C3H6O ppm 80 10 930 31000

      Analizând rezultatele testelor experimentale, privind limitele admise pentru sănătatea umană a substanţelor conţinute, putem concluziona următoarele:      

•monoxidul de carbon considerat cel mai periculos gaz, aflat în structura polistirenului şi degajat în cazul arderii, poate atinge o concentraţie maximă de cca. 0,0364% considerată departe de limitele pericolului.        

O concentraţie de zece ori mai mare, de 0,4%, în mai puţin de o oră poate deveni fatală. Respirarea unui aer cu o concentraţie de 0,15% monoxid de carbon, generează serioase disfuncţionalităţi sistemului biologic. Dacă această concentraţie atinge 1,3%, moartea survine după cca. 2-3 inhalări consecutive. Concentraţia admisibilă este considerată a fi de max. 0,15-0,2%.       

•concentraţia de bioxid  de carbon de max. 1,28%, nu pune în pericol viaţa.

O concentraţie de 1-3% provoacă perturbări respiratorii, la 5% respiraţia se face cu dificultate, iar la o concentraţie de 10% poate provoca moartea în mai puţin de 5 minute.      

 •scăderea concentraţiei de oxigen cu cca. 1,44 % este cu mult sub limitele admise. Normală la cca. 21%, acceptată ca admisibilă la 15%, deşi la acest nivel poate genera usoare contracţii epidermice, riscantă la 10% când poate provoaca o usoară grimase, devine periculoasă sub 6% şi poate duce la pierderi de cunostiinţă. Tabelul indică şi pentru celelalte gaze componente, limitele acceptabile. Se poate concluziona că, descompunerea prin topire a polistirenului expandat, nu prezintă simptomele unui produs periculos sănătăţii animale, în primele 60 minute ale arderii.      

 Principalele caracteristici tehnice ale polistirenului expandat sunt:

Caracteristici EPS 50-042 (FS-15) EPS 70-040 (FS-25) EPS 100-038 (FS-35)

Densitatea medie (kg/mc) 10,0-15,0 15,1-25,0 25,1-35,0

Rezistenţă la comprimare pentru o deformare liniară de 10% (MPa) 0,06 0,1 0,13

Rezistenţă la îndoire (MPa) 0,07 0,2 0,18

Termoconductibilitatea în stare uscată (25 C) 0,042 0,040 0,038 Absorţia apei (timp de 24h)  (%) 2,0 1,9 1,8

Timp de ardere  (sec) 0 sec. (se stinge la scoaterea din foc) Umiditatea maximă a plăcilor livrate (%) 10,0 10,0 10,0

      Polistirenul extrudat este un material izolant de înaltă performanţă, realizat printr-un proces tehnologic bazat pe extrudare, cu o structură omogenă şi celule închise, care îi conferă o serie de proprietăţi deosebite cum ar fi: conductibilitate termică foarte scăzută; lipsa capilarităţii; rezistenţă ridicată la umezeală; rezistenţă la ciclurile de îngheţ/dezgheţ; rezistenţă mecanică excelentă; înaltă rezistenţă la difuziunea vaporilor; greutate specifică mică; imputrescibil; curat, fără miros şi neiritant pentru piele.       Ambele produse EPS şi XPS sunt recomandate în lucrările de izolaţie a clădirilor încălzite.       

Caracteristicile tehnice, simplitatea prelucrării şi montării (nu necesită instrumente speciale şi forţă de muncă calificată), recomandă utilizarea pe scară largă a acestor produse. Comparând capacitatea izolantă a diferitelor materiale de construcţii şi echivalenţa grosimii zidurilor pentru acelaşi grad de izolare, polistirenul se situează categoric în top-ul acestora.      

 Reprezentarea grafică a acestei echivalenţe este evocată de graficul de mai jos: