Styropor ® (EPS)

Eigenschaften, Herstellung, Anwendungsbereiche

Styropor®

Styropor® ist die bekannteste Bezeichnung für ""expandiertes Polystyrol (EPS)", einen geschäumten Kunststoff auf Basis von Polystyrol. Das Material besteht zu etwa 98 % aus eingeschlossener Luft und nur zu rund 2 % aus Kunststoff. Gerade dieser hohe Luftanteil macht Styropor® so leicht und verleiht ihm gleichzeitig seine guten Dämmeigenschaften und seine stoßabsorbierende Wirkung.

Obwohl Styropor® oft als Schaumstoff bezeichnet wird, unterscheidet es sich deutlich von PE-Schaumstoffen oder PU-Schaumstoffen. Während Polyethylen- und Polyurethanschäume aus einem zusammenhängenden Schaumgefüge bestehen, setzt sich EPS aus vielen einzelnen, miteinander verschweißten Partikeln zusammen. Jede dieser Perlen enthält wiederum eine Vielzahl geschlossener Mikrozellen, die während des Aufschäumprozesses entstehen. Dadurch entsteht ein dreidimensionales Gefüge aus Millionen luftgefüllter Hohlräume.

Aufgrund seines geringen Gewichts, seiner guten Dämmwirkung und seiner hohen Wirtschaftlichkeit zählt Styropor® seit Jahrzehnten zu den wichtigsten Werkstoffen für Verpackungen, technische Formteile und die Bauindustrie.

Styropor® Formteile als Verpackung

Eine der wichtigsten Anwendungen von Styropor sind Schutzverpackungen. Individuell entwickelte Styroporverpackungen sichern Produkte während Lagerung und Transport zuverlässig vor Beschädigungen.

Anders als universelle Verpackungsmaterialien werden Styropor Formteile exakt an das jeweilige Produkt angepasst. Dadurch entsteht eine zuverlässige Fixierung des Packguts innerhalb der Verpackung. Selbst empfindliche, schwere oder formkomplexe Produkte können so sicher transportiert werden. Formteile aus EPS kommen beispielsweise bei Elektronik, Maschinenbaukomponenten, Messgeräten, Medizintechnikprodukten und Haushaltsgeräten zum Einsatz. Das Packgut sitzt passgenau in der Verpackung und kann auch bei starken Belastungen oder Erschütterungen nicht verrutschen.

Die Geschichte von Styropor®

Die Grundlage von Styropor® bildet Polystyrol, ein Kunststoff, dessen Entwicklung bis in das frühe 20. Jahrhundert zurückreicht. Bereits 1839 wurde Styrol erstmals isoliert und untersucht. Die industrielle Herstellung von Polystyrol wurde jedoch erst viele Jahrzehnte später möglich.

Einen entscheidenden Meilenstein erreichten die Chemiker der BASF in den 1940er- und 1950er-Jahren. Sie entwickelten ein Verfahren, bei dem kleine Polystyrol-Partikel mithilfe eines Treibmittels aufgeschäumt werden konnten. Das Ergebnis war ein leichter, stabiler und vielseitig einsetzbarer Schaumstoff.

1951 ließ BASF den Markennamen „Styropor“ schützen. Ursprünglich bezeichnete der Name ausschließlich die von BASF hergestellten EPS-Dämmstoffe. Im allgemeinen Sprachgebrauch entwickelte sich Styropor® jedoch schnell zum Synonym für expandiertes Polystyrol (EPS) und wird heute oft unabhängig vom Hersteller verwendet. Ab etwa 2014 versuchte der europäische EPS-Verband (EUMEPS) gemeinsam mit Herstellern und Verarbeitern den Begriff Airpop® als neue Bezeichnung für EPS zu etablieren, hat sich jedoch bisher nicht durchgesetzt.

Quelle: Science History Institute, via Wikimedia Commons. Rights Statement: No Known Copyright.

Herstellung und Verarbeitung von Styropor®

Die Herstellung von Styropor® beginnt mit kleinen Polystyrol-Perlen, die ein Treibmittel, meist n-Pentan, iso-Pentan oder Mischungen aus beiden enthalten. Durch die Einwirkung von Dampf wird das Material auf Temperaturen von etwa 90 bis 110 °C erhitzt. Das Pentan verdampft, wodurch der Druck im Inneren der Perle steigt. Gleichzeitig wird das Polystyrol durch die Hitze weich. Die Perle bläht sich auf das 20- bis 50-fache ihres ursprünglichen Volumens auf. Anschließend werden die vorgeschäumten Perlen in spezielle Werkzeuge gefüllt und erneut mit Dampf behandelt. Darurch verschweißen die einzelnen Partikel miteinander und bilden einen festen, geschlossenen Schaumkörper.

Durch diesen Prozess lassen sich sowohl einfache Schaumblöcke herstellen, die zu Endprodukten, wie etwa Verpackungseinsätzen zugeschnitten werden können, als auch hochkomplexe Styropor® Formteile, die bereits bei der Expansion des Materials geformt werden. Die Art der Herstellung hängt dabei meist von der Stückzahl und Komplexität der endgültigen Form ab.

Das zuschneiden von Styropor®-Platten und Blöcken mit Heißdrähten ist die wirtschaftlichere Lösung für kleine und große Auflagen, da dabei meist kein spezielles formgebendes Werkzeug hergestellt werden muss. Ist es doch von Nöten, ein eigenes Werkzeug herzustellen, sind die Kosten dafür in der Regel überschaubar. Dieser Prozess ist jedoch nur bedingt für komplexere Formen geeignet. Für ausgefallene Sonderformen wird das Material meist bereits in formgebenden Werkzeugen in die Endform aufgeschäumt. Diese Werkzeuge sind jedoch kostspieliger, was diesen Prozess erst bei größeren Auflagen rentabel macht.

Da das Material zu einem großen Teil aus Luft besteht, vereint Styropor® hohe Stabilität mit einem sehr geringen Eigengewicht. Diese Eigenschaft macht EPS besonders attraktiv für Transportverpackungen und technische Schutzlösungen.

Styropor® zuschneiden

Mithilfe computergesteuerter Heißdrahtschneideanlagen können sowohl einfache Zuschnitte als auch komplexe Konturen wirtschaftlich hergestellt werden. Das Verfahren eignet sich besonders für Verpackungseinlagen, technische Formteile, Prototypen und Kleinserien. Da keine Formwerkzeuge erforderlich sind, können neue Geometrien schnell umgesetzt und bei Bedarf angepasst werden. Dabei wird ein dünner Draht elektrisch erhitzt und durch das Material geführt. Die Wärme trennt den Schaumstoff sauber und präzise entlang der gewünschten Kontur und versiegelt die Oberfläche. Dadurch entstehen, im Vergleich zu mechanischen Schneidverfahren, glatte Schnittflächen ohne Ausfransungen oder bröselndes Material. Gleichzeitig können komplexe Geometrien mit hoher Wiederholgenauigkeit umgesetzt werden.

Formpack als Styropor® Formteile Hersteller für Industrie und Verpackung

Wer Styropor® Formteile herstellen lassen möchte, benötigt mehr als nur einen Materiallieferanten. Entscheidend sind Entwicklungskompetenz, Werkzeugbau und eine wirtschaftliche Serienfertigung.

Mithilfe moderner CAD-Konstruktion und Prototypenfertigung lassen sich neue Verpackungskonzepte bereits frühzeitig testen und optimieren. Als erfahrener Hersteller individueller Schaumstofflösungen entwickelt Formpack passgenaue Styropor Formteile für Industrie, Logistik und Versand. Dazu werden moderne Heißdrahtschneidanlagen eingesetzt, um individuelle Verpackungslösungen, Schutzpolster und technische Formteile nach Kundenanforderung herzustellen.

PU-Schaumstoff in unterschiedlichen Branchen

Kaum ein anderer Kunststoff findet sich in so vielen unterschiedlichen Branchen wieder wie Polyurethan.

Im Möbelbereich sorgt PU-Weichschaum für den Sitzkomfort moderner Sofas, Sessel und Stühle. Viele Komfort-Matratzen basieren auch auf Polyurethan. Die Elastizität des Materials ermöglicht bequemes Sitzen und Liegen, ohne dass sich das Polster schnell abnutzen. Die verschiedenen Schaumarten ermöglichen unterschiedlich feste Liegeeigenschaften und individuelle Komfortzonen.

Vorteile von Polyurethan

Der große Erfolg von Polyurethan beruht auf einer Reihe von Vorteilen. Das Material ist leicht, belastbar und sehr vielseitig einsetzbar. Es kann exakt auf die jeweiligen Anforderungen angepasst werden und besitzt eine vergleichsweise lange Lebensdauer. Hochwertige PU-Schäume behalten ihre Form oft viele Jahre lang bei. Außerdem lässt sich das Material wirtschaftlich produzieren. Dadurch können hochwertige Produkte hergestellt werden, ohne dass die Kosten übermäßig ansteigen.

Nachteile von Polyurethan

Trotz seiner vielen Vorteile ist Polyurethan nicht frei von Kritik. Die Herstellung basiert heute noch überwiegend auf Rohstoffen aus der petrochemischen Industrie. Auch das Recycling gestaltet sich deutlich schwieriger als bei vielen anderen Kunststoffen.

Während beispielsweise PE-Schaumstoffe und Styropor relativ einfach wiederaufbereitet werden können, besteht PU häufig aus komplexen Materialsystemen mit unterschiedlichen Zusatzstoffen. Dadurch wird eine sortenreine Trennung erschwert.

Zudem ist Polyurethan biologisch nicht abbaubar. Gelangt es unkontrolliert in die Umwelt, bleibt es dort über einen sehr langen Zeitraum erhalten.

Recycling und Entsorgung

Die Entsorgung von Polyurethan entwickelt sich derzeit zu einem wichtigen Zukunftsthema. Viele Hersteller und Forschungseinrichtungen arbeiten an Verfahren, die eine bessere Kreislaufwirtschaft ermöglichen.

Bereits heute werden Produktionsreste häufig recycelt. Dabei werden Schaumstoffabfälle zerkleinert und zu sogenannten Verbundschäumen verarbeitet. Diese finden beispielsweise Verwendung in Sportmatten, Teppichunterlagen oder Schallschutzprodukten.

Darüber hinaus gewinnen chemische Recyclingverfahren zunehmend an Bedeutung. Ziel ist es, die ursprünglichen Rohstoffe teilweise zurückzugewinnen und für neue Produkte einzusetzen.

Nicht recycelbare PU-Abfälle werden häufig thermisch verwertet. Das bedeutet, dass sie in modernen Verbrennungsanlagen zur Energiegewinnung genutzt werden. Dabei entstehen Strom und Wärme, wodurch zumindest ein Teil des Energiegehalts des Materials genutzt werden kann.

Die Zukunft von Polyurethan

Die Entwicklung von Polyurethan ist längst nicht abgeschlossen. Forschung und Industrie arbeiten intensiv an nachhaltigeren Lösungen. Dazu gehören unter anderem biobasierte Polyole aus Pflanzenölen, verbesserte Recyclingverfahren und Rohstoffe mit geringerem CO₂-Fußabdruck.

Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Komfort, Energieeffizienz und Ressourcenschonung. Genau in diesen Bereichen besitzt PU weiterhin große Vorteile. Daher gilt Polyurethan trotz aller Herausforderungen als einer der wichtigsten Werkstoffe der modernen Industrie.