POKUS Č. 4: Výroba pěnového polystyrenu

Při tomto pokusu se vyrábí rovněž plast. Jde přitom o pěnový polystyren, který děti znají jako obalový materiál. Proto je pro ně obzvlášť fascinující pozorovat proces výroby.
Pěnový polystyren je vhodnou ochranou pro mnoho věcí. Chrání křehké předměty před nárazem a tlakem, protože má schopnost povolit, ačkoli je pevná (což je důležité např. u cyklistické helmy). Na základě její malé hmotnosti se často používá jako obalový či izolační materiál.
Plastíkův kouzelný kufřík obsahuje miniaturní ochrannou helmu z pěnové hmoty. Můžete do ní pomocí přiložených pásků upevnit vejce. Za účelem předvedení funkce ochranných helem upusťte takto chráněné vejce na podlahu z výšky přibližně jednoho metru. Obvykle se vejce nerozbije. V rámci dopravní výchovy tak můžete žáky motivovat, aby při jízdě na kole používali ochranné helmy.

Vzdělávací cíl:

Žáci mají pochopit, jak probíhá výroba pěnového polystyrenu změnou výchozí suroviny – expandovatelného polystyrenu (EPS).

Výchozí surovina:

Výchozí surovina na výrobu pěnového polystyrenu je bezbarvá tekutina, která se vyrábí z ropy. Při chemické reakci (polymeraci) z ní vznikne pevný materiál. Aby se z něho dal vyrobit pěnový polystyren, přidává se nadouvadlo pentan/isopentan. Vzniknou tak kuličky podobné sklu, které obsahuje také Plastíkův kouzelný kufřík.

Čemu je při pokusu třeba věnovat pozornost?

Vzhledem k tomu, že je k pokusu potřeba vařící voda, měl by jej dělat učitel. Sítko na čaj ve tvaru vajíčka naplněné EPS (expandovatelný polystyren) se ponoří do vařící se vody. Sítko musí být celou dobu ponořené. Dbejte na to, aby naplněné sítko zůstalo ve vařící se vodě dvacet minut. Nepoužívejte proto varnou konvici s automatickým vypínáním. Pro zjednodušení vyjmutí vzniklé kuličky z pěnové hmoty věnujte pozornost následující instrukci: Sítko naplňte pokud možno přesně do jedné třetiny kuličkami EPS a po jejich napěnění zchlaďte sítko ve studené vodě.

Bezpečnostní upozornění

Na základě směrnic EU závazných od roku 2015 jsme povinni uvést veškerá bezpečnostní upozornění, a to i když je nepravděpodobné, že by byla relevantní.

EUH018: Aby se polystyren mohl napěnit, obsahují kuličky EPS (expandovatelného polystyrenu) nadouvadlo (pentan/isopentan). Při používání může se vzduchem vytvářet hořlavé nebo výbušné směsi par.
P210: Chraňte před teplem, horkými povrchy, jiskrami, otevřeným ohněm a jinými zdroji zapálení. Při použití nekuřte.
P233: Uchovávejte obal těsně uzavřený.
P243: Zajistěte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny.
P403 + P235: Skladujte na dobře větraném místě. Uchovávejte v chladu.

Co dělat, když…

… polystyren nenapění?
… kuličky zůstanou v nezměněném stavu?
Voda nebyla dostatečně horká. Pro napěnění se voda musí opravdu vařit.
EPS byl příliš dlouho skladován. Věnujte pozornost době minimální trvanlivosti uvedené na obalu.
… se výlisek z polystyrenu drobí?
… nevznikne kompaktní výlisek?
Sítko s EPS nebylo ve vodě dostatečně dlouhou dobu. Eventuálně je však změna již viditelná.
… pokud se sítko otevře?
… kuličky polystyrenu plavou ve vodě?
Sítko obsahuje příliš mnoho polystyrenu.

Vysvětlení k pokusu

Pokud výlisek s kuličkami polystyrenu zůstane dostatečně dlouho ve vařící se vodě, vznikne pěnový polystyren. Jde o bílý velice lehký materiál. Pěnová hmota se skládá převážně ze vzduchu. Jak se však dostane vzduch do plastových kuliček? To se stane ve dvou krocích: Nejdříve se plastové kuličky, které obsahují katalyzátor (pentan), zahřátím napění. To se stane ve vařící se vodě. Po ochlazení a vyjmutí z formy pak proudí velice pomalu do pěnového polystyrenu vzduch, to ale není vidět. Pěnový polystyren je po vyjmutí z formy velice měkký a o několik hodin později podstatně ztvrdne.
Rozdíl je podobný jako u míče, který je špatně a dobře naplněný vzduchem. Nyní může pěnový polystyren lépe odpružit tlak a chránit před chladem a teplem. Proto najdeme pěnový polystyren v cyklistické helmě, v izolačních přepravkách a v mnoha obalech.