Extrudovaný polystyren, označovaný zkratkou XPS (Extruded PolyStyrene Foam), je moderní termoizolační materiál, který si získal široké uznání ve stavebním odvětví a jehož obliba na trhu stále roste.
Historie a vývoj
XPS byl vyvinut chemickou společností Dow Chemical ve čtyřicátých letech minulého století na základě požadavku amerického ministerstva obrany. Po ukončení války byl tento výrobek s vynikajícími tepelně izolačními vlastnostmi uvolněn i pro komerční využití. V padesátých letech minulého století vznikl na základě existence extrudovaného polystyrenu i koncept obrácené střechy, který poprvé umožnil použít tepelnou izolaci na vnější straně střešního pláště. U nás byl XPS jako tepelná izolace poprvé použit na konci sedmdesátých let minulého století na budově Kongresového centra v Praze ve skladbě DUO střechy s pochozí úpravou.
Chemický vzorec a výroba
Extrudovaný polystyren (XPS) vzniká extruzí (vytlačováním) taveniny krystalového polystyrenu (GPPS) za současného sycení vypěňovadlem, které po uvolnění tlaku umožní na konci vytlačovacího zařízení napěnění materiálu. Jedná se o deskový materiál s minimální nasákavostí a vysokou pevností. XPS je homogenní stavební materiál se strukturou uzavřených buněk vyplněných vzduchem, vykonávajícími tepelně izolační funkci.
Klíčové vlastnosti XPS
Extrudovaný polystyren se liší od pěnového polystyrenu nejen svojí homogenní strukturou pěnové hmoty s uzavřenými buňkami a barvou, ale zejména významně vyšší pevností v tlaku, minimální nasákavostí a nižší hodnotou maximálního tepelného namáhání.
Nenasákavost
Extrudovaný polystyren je vyráběn systémem extruze a tím je jeho povrch uzavřený, celistvý a hladký. Nasákavost je snížena ve chvíli, kdy dojde k nějaké úpravě řezání apod. Uvnitř desky je extrudovaný polystyren také hustý a pevný, ale jeho hodnoty nasákavosti stanovené certifikátem jsou při narušení desky horší. Právě minimální hodnoty nasákavosti XPS jej předurčily jako jedinou tepelnou izolaci, kterou je možné položit na hydroizolaci a vystavit po celou dobu životnosti střechy působení vlhkosti a teplotním vlivům - tedy vytvořit tzv. obrácenou střechu, neboli střechu s opačným pořadím vrstev.
Čtěte také: Chemicky odolná dlažba
Vysoká pevnost v tlaku
Jedná se o vlastnost velmi důležitou při řešení zateplení spodní stavby, základů, základových pasů, sklepů, bazénů, soklových částí venkovního kontaktního zateplení a míst, kde se očekává větší nápor na povrch domu, objektu při jeho zateplení. Přípustné zatížení tepelné izolace v tlaku je uvedeno pro použití XPS v obrácené střeše nebo v DUO střeše.
Odolnost vůči zemině, plísním, hmyzu a hlodavcům
Při tepelné izolaci základů, soklů, základových desek je třeba vybrat tepelnou izolaci s vlastnostmi jako je odolnost vůči zemině, plísním, hmyzu a hlodavcům. Všechny tyto aspekty při tepelné izolaci spodních staveb hrozí a extrudovaný polystyren je připraven těmto aspektům odolávat.
Použití XPS
Postupně začaly výrobky z XPS vyrábět i jiní výrobci a dnes se používá pro mnoho aplikací. Nejvíce je znám v podobě desek jako tepelná izolace ve stavebnictví, jako tepelně izolační materiál pro výrobu sendvičových panelů, dveřních a okenních výplní, v automobilovém průmyslu či jako obalový materiál. Výrobci extrudovaného polystyrenu nabízí celou řadu výrobků, které je možné použít nejen na vytvoření tepelné izolace plochých střech, ale i šikmých střech, podlah, suterénního zdiva a fasád. Uplatňuje se zejména jako tepelná izolace v přímém styku s vlhkostí (spodní stavba, inverzní ploché střechy) nebo izolace s vysokým zatížením (průmyslové podlahy, parkoviště, střešní terasy apod.). Své místo má rovněž ve výrobě obalů. Typické rozměry desek jsou 1250 x 600 mm, nejčastěji s polodrážkou nebo kolmou hranou, pro použití na sokl se zdrsněným povrchem pro lepší přilnutí lepidla.
Srovnání s jinými typy polystyrenu
Polystyren je rozšířeným plastovým materiálem s celou řadou forem a možností využití. Ačkoliv na první pohled vypadá XPS stejně jako pěnový polystyren, odlišnosti lze spatřit v místě lomu, kdy XPS je na lomu hladký, kdežto pěnový polystyren má patrné jednotlivé buňky. Zároveň bývá často obarven například na růžovou nebo zelenou barvu.
Standardní polystyren (GPPS)
Standardní polystyren (GPPS) je tvrdý, křehký, čirý a průhledný polymer s vysokým leskem. Mezi jeho hlavní přednosti lze zařadit dobrou tvrdost, vynikající optické vlastnosti, mimořádnou průhlednost, malou nasákavost vody a velmi dobré elektrické a dielektrické vlastnosti. Vyrábějí se z něj kupříkladu výrobky pro zdravotnické a laboratorní účely (zkumavky, pipety, Petriho misky apod.), kelímky na jednorázové použití, obaly na CD, lahve, víka, podnosy a jídelní tácy, přepravky, nátěry na lesklé papíry atd.
Čtěte také: Odolné nátěry a podlahy pro průmysl
Nárazu odolný (houževnatý) polystyren (HIPS)
HIPS je kopolymer z butadien-styrenového kaučuku, který má nižší pevnost a tuhost, ale zvýšenou tažnost. Vlivem kaučukových částic je mléčně zakalený. Používá se na výrobky, jež mají odolávat nárazům jako například obaly a výrobky na jednorázové použití (kelímky, příbory), spotřební elektronika, hračky, chladicí vložky a počítačové kryty, různé díly nábytku, ramínka na oděvy, kryty disků automobilových kol, krabice na potraviny, díly do chladniček apod.
Expandovaný polystyren (EPS)
Expandovaný polystyren je vyroben z napěněných polystyrenových kuliček, přičemž samotný polystyren představuje jen cca 2 % objemu, zbytek tvoří vzduch. Kromě toho obsahuje také styrenové kopolymery a různé přísady (aditiva). Jeho vlastnosti jsou ovlivněny obsahem tzv. nadouvadel, nejčastěji pentanu. EPS má výborné izolační vlastnosti, proto je hojně využíván ve stavebnictví, a to buď jako tzv. fasádní polystyren nebo ve formě desek k tepelné či zvukové izolaci podlah. Pro své vlastnosti je taktéž ceněný v obalovém průmyslu, kde bývá součástí obalů křehkých předmětů jako tzv. ochranný obal tlumící nárazy při manipulaci a dopravě. Důležitou vlastností EPS je velmi nízká hustota (objemová hmotnost) pohybující se v rozmezí 11 až 35 kg/m3, kdy nejčastěji bývá 18 kg/m3.
Základní surovinou pro výrobu pěnového polystyrenu je tzv. zpěňovatelný polystyren, který se předpěňuje působením syté vodní páry v předpěňovacích zařízeních. Následně se předpěněnými perlami vyplní prostor formy, která má ve stěnách parní trysky. Působením syté vodní páry dojde k pevnému spojení jednotlivých buněk a vytvoření kompaktního bloku, jenž odpovídá tvaru formy. Při výrobě fasádního EPS, kde má forma tvar kvádru, je vyrobený EPS blok po vyzrání rozřezán teplým odporovým drátem na desky, které se následně zabalí a expedují. Výroba obalů z EPS probíhá stejným způsobem, liší se pouze tvarem forem.
Recyklace polystyrenu
Dobrá recyklovatelnost je jednou z výhod tohoto materiálu. Odpady z GPPS a HIPS obvykle končí ve žlutých kontejnerech na sběr plastů, odkud putují na dotřiďovací linky. Na ručních dotřiďovacích linkách se zpravidla nedotřiďují na úroveň samotného polymeru, ale většinou jsou součástí směsných plastů určených k regranulaci nebo intruzi do forem. Automatizované linky však dokážou PS snadno dotřídit jako samostatný materiál a nabízet ho k dalšímu využití.
EPS je s ohledem na své jednoduché chemické složení dobře recyklovatelný, a to hned několika metodami. Závažnou komplikací pro recyklaci EPS je přítomnost inhibitorů hoření ve fasádním pěnovém polystyrenu. Před rokem 2015 se běžně používal hexabromcyklododekan (HBCD, nebo též HBCDD), u něhož existuje silné podezření na karcinogenní vlastnosti a škodlivost pro životní prostředí, a proto bylo jeho používání zakázáno. Nicméně zejména ve starším fasádním polystyrenu, typicky v tom, který je doposud součástí opláštění budov, se stále vyskytuje. Zpracovatelé odpadního polystyrenu nemohou HBCD odstranit běžnými způsoby, a proto EPS, který jej obsahuje, nepřijímají.
Čtěte také: přehled stěrek Weber pro náročné provozy
Metody recyklace EPS
- Recyklace ve výrobní technologii: Odpadní EPS se dodává volně ložený nebo mírně drcený. Recyklací EPS ve výrobní technologii se u nás zabývá většina výrobců EPS, ačkoli v řadě případů zpracovávají vlastní výrobní odpady.
- Regranulace: EPS lze regranulovat klasickými recyklačními postupy. Výsledným produktem je rPS granulát, jenž má vlastnosti a použití obdobné s GPPS. Pro regranulaci se EPS dodává obvykle drcený a za studena lisovaný do hranolů nebo tavený do ingotů, a to zejména z důvodu snižování přepravních nákladů. V ČR jsou provozovány technologie na regranulaci PS včetně EPS a XPS.
- Výroba EPS drti: Tato metoda je v ČR poměrně rozšířená, avšak v západní Evropě téměř neznámá. Pomocí drtičů se rozbije struktura EPS až na úroveň jednotlivých buněk (kuliček). Vzniklý materiál se používá pro stavebně izolační zásypy, foukané izolace nebo jako příměs do lehčených a izolačních betonů. K recyklaci se EPS dodává volně ložený, XPS se touto metodou nezpracovává.
Zpracovatelské kapacity na EPS jsou v ČR dostatečné a dokážou pojmout veškerý vytříděný EPS. Je však třeba mít na paměti, že hlavním odbytištěm recyklovaného EPS je stavebnictví, které pravidelně prochází výkyvy stavební výroby.
Shrnutí typů polystyrenu
| Typ polystyrenu | Zkratka | Charakteristika | Typické použití |
|---|---|---|---|
| Standardní polystyren | GPPS | Tvrdý, křehký, čirý, průhledný, vysoký lesk | Zdravotnické potřeby, obaly na CD, kelímky, lahve |
| Nárazu odolný polystyren | HIPS | Nižší pevnost a tuhost, zvýšená tažnost, mléčně zakalený | Obaly, spotřební elektronika, hračky, díly nábytku |
| Expandovaný polystyren | EPS | Napěněné kuličky, výborné izolační vlastnosti, nízká hustota | Fasádní izolace, podlahové izolace, ochranné obaly |
| Extrudovaný polystyren | XPS | Homogenní struktura, uzavřené buňky, vysoká pevnost v tlaku, minimální nasákavost | Tepelná izolace (střechy, podlahy, základy), sendvičové panely, obaly |
tags: #chemický #vzorec #extrudovaný #polystyren