Extrudovaný polystyren, označovaný zkratkou XPS (Extruded PolyStyrene Foam), 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.
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. 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.
V moderním stavebnictví hraje izolace klíčovou roli pro energetickou účinnost, pohodlí a dlouhodobé náklady na provoz domů, bytů i průmyslových objektů. Mezi nejžádanější materiály patří polystyrenové desky známé pod názvem XPS polystyren (extrudovaný polystyren).
Charakteristika a výroba extrudovaného polystyrenu (XPS)
XPS polystyren, neboli extrudovaný polystyren, je syntetický izolační materiál vyrobený z pěnové struktury. Rozdíl oproti běžnému EPS (expandovaný polystyren) spočívá v procesu výroby a v mikrostruktuře buněk. U XPS vznikají uzavřené buněčné struktury s minimálním objemem vzduchu, což zajišťuje vysokou pevnost v tlaku a nízkou savost vody.
Proces výroby XPS polystyrenu spočívá v extruzi polystyrenové pěny za řízených podmínek. Základními surovinami jsou polystyren, pěnivé plyny, zpomalovače hoření a aditiva, která zajišťují definující vlastnosti XPS - pevnost v tlaku a tepelnou vodivost. Recyklovaný XPS odpad (z ořezávání atd.) je dalším výrobním vstupem, protože veškerý odpad je 100% recyklován ve výrobním procesu.
Čtěte také: Výběr polystyrenu pro zateplení
Z extrudéru na dopravníkový pás vychází proud roztaveného materiálu. V závislosti na rozdílech tlaků roztavená hmota rychle bobtná a tvrdne do nekonečného 20 až 200 mm silného pásu pevné pěny. Jak se pás pohybuje po výrobní lince, pomalu chladne, což je samo o sobě jedinečný a náročný proces, protože chlazené vnější části tepelně izolují vnitřní, teplejší části pěnového pásu. V dalších fázích se nekonečný tepelně izolační pás rozřeže na požadovanou délku desky, vytvoří se hrany a v případě potřeby se povrch desky upraví v závislosti na účelu aplikace. Správná volba typu desky je rozhodující pro nejlepší výkon tepelné izolace XPS.
Hladký povrch desky znamená, že pás XPS nebyl ošetřen a buňky na povrchu jsou uzavřeny. Obecně platí, že více než 97 procent všech buněk v tepelných izolacích XPS je uzavřeno a vzduch zachycený v nich, tvoří velkou část produktu. Právě kvůli struktuře uzavřených buněk nemůže vlhkost do XPS proniknout.
Výhody extrudovaného polystyrenu (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, ale i nižší hodnotou maximálního tepelného namáhání.
XPS má uzavřené buňky, což snižuje difuzi vodních pár a zajišťuje lepší pevnost v tlaku a nižší nasákavost.
- Vysoká pevnost v tlaku: XPS je odolný vůči mechanickému namáhání a dlouhodobému zatížení. Přípustné zatížení tepelné izolace v tlaku je uvedeno pro použití XPS v obrácené střeše nebo v DUO střeše.
- Minimální nasákavost: Uzavřená buněčná struktura zaručuje vysokou odolnost vůči vlhkosti. 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.
- Dlouhá životnost: XPS si zachovává své vlastnosti po mnoho let i v náročných podmínkách. Očekávaná životnost XPS polystyrenu je v řádu několika desítek let, často přes 50 let za předpokladu správné instalace a bez významných mechanických zásahů.
- Odolnost vůči mrazu: XPS odolává cyklickému zmrazování a rozmrazování bez ztráty vlastností.
- Skvělé protipožární vlastnosti: XPS je samozhášivý. Extrudovaný polystyren navíc obsahuje retardér hoření, který eliminuje riziko vznícení v případě krátkodobého vystavení ohněm.
Nevýhody extrudovaného polystyrenu (XPS)
- Vyšší cena: XPS je obecně dražší než EPS. Náklady na XPS polystyren se liší podle země, tloušťky desky, hustoty a značky. Obecně bývá XPS dražší než EPS, avšak nabízí vyšší pevnost a nižší nasákavost, což se v dlouhodobé perspektivě může vyplatit v rámci úspor energie a životnosti konstrukce.
- Nižší paropropustnost: XPS je méně prodyšný než EPS, což může v některých případech vyžadovat instalaci parozábrany.
- Nižší odolnost vůči UV záření: XPS je náchylný k degradaci vlivem UV záření, proto se nedoporučuje pro zateplení exponovaných ploch. Z toho důvodu se nepoužívá v místech, kde dochází ke kontaktu se slunečními paprsky.
Srovnání XPS a EPS polystyrenu
Musíme vysvětlit rozdíl mezi EPS a XPS - běžně označovaný jako "polystyren" a "styrodur". Vzhledem k tomu, že XPS je hustý materiál se strukturou uzavřených buněk, je prakticky vodotěsný, ale také méně otevřený průchodu vodní páry. Klíčový rozdíl mezi XPS a EPS je absorpce vody.
Čtěte také: Jak vybrat řezačku na XPS?
Při kontaktu s vodou tepelná izolace EPS snadno zadržuje vodu v mezibuněčném prostoru. Protože voda je velmi dobrým tepelným vodičem, znamená to zhoršení tepelně izolačních vlastností. Zároveň se v důsledku absorpce a zadržování vody zvyšuje hmotnost tepelněizolačních desek EPS, což může např. vést k dalším problémům.
| Vlastnost | Extrudovaný polystyren (XPS) | Expandovaný polystyren (EPS) |
|---|---|---|
| Struktura buněk | Uzavřená, homogenní | Otevřená, tvořená kuličkami |
| Pevnost v tlaku | Vysoká | Nižší |
| Nasákavost | Minimální (prakticky vodotěsný) | Vyšší (náchylnější k absorpci vlhkosti) |
| Odolnost vůči vlhkosti | Velmi vysoká (odolává dlouhodobému působení) | Odolný, ale ne vůči dlouhodobému působení |
| Paropropustnost | Nižší | Vyšší |
| Odolnost vůči UV záření | Nižší (náchylný k degradaci) | Nižší |
| Cena | Vyšší | Nízká (cenově dostupný) |
| Typické použití | Základy, sokly, ploché střechy s obráceným pořadím, podlahy s vysokým zatížením, vlhké prostředí | Fasády (ETICS), šikmé střechy, podlahy (pod mazaniny), stropy, příčky, nadzemní plochy |
Oblasti použití extrudovaného polystyrenu (XPS)
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. XPS polystyren je vhodný do podlah, pro zateplení spodní stavby, dále pro zateplení konstrukcí s vysokou zátěží a do podlah s vysokou zátěží. XPS polystyren je vhodný pro pasivní domy díky nízké tepelné vodivosti a pevnosti.
XPS i EPS mohou být instalovány na stejné fasádě, ale je zásadní, aby XPS byl instalován v oblastech, které jsou v kontaktu s vlhkostí nebo vodou, stejně jako i na exponovaných fasádních oblastech, které následně vyžadují tvrdší izolační desky, obvykle jsou to sokly, střešní římsy, dveřní a okenní otvory. Tepelná izolace EPS by měla být instalována na nadzemních plochách vnějších stěn, protože difúze vodní páry je důležitou součástí tepelné ochrany budovy. Tepelná izolace EPS by nikdy neměla být používána pod úrovní terénu a v plochých střechách mimo hydroizolaci, protože při absorbci vody by ztratila část své tepelně izolační funkce.
Zateplení plochých střech
Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS) je standardně používaný materiál, který má své místo ve skladbě plochých střech více než 50 let a během této doby prokázal svou funkčnost i při extrémních návrhových podmínkách, jako jsou výrazné kolísání teplot, mechanické namáhání, vliv vlhkosti atd.
Výrobky, které jsou určené pro ploché střechy, uvádějí jednotliví výrobci pod svými obchodními názvy. V oblasti střech a fasád se XPS polystyren často používá jako horní izolační vrstva pod povrchovou vrstvu. Díky nízké nasákavosti a odolnosti proti tlakovému zatížení je vhodný pro asfaltové fólie, lepené střešní souvrství i lehké fasády. U plášťů se XPS uplatní jako izolace nad parozábranou, čímž se sníží tepelné ztráty a zlepší se energetická bilance budovy.
Čtěte také: Vše o XPS izolaci
Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS) - ROOFMATE SL, FLOORMATE 500, FLOORMATE 700. XPS desky jsou volně pokládány na hydroizolaci těsně k sobě s vystřídanou spárou na vazbu. Desky jsou opatřeny po celém obvodu polodrážkou pro řádné spojení bez tepelných mostů. Standardní rozměry desek jsou 1250x600mm s hladkým-extruzním povrchem.
Obrácená střecha
Systém obrácené ploché střechy byl vyvinut v 50. letech minulého století v USA a v Evropě se poprvé začal využívat v 60. letech ruku v ruce s novým XPS materiálem na trhu. Idea skladby inverzní střechy byla jednoduchá, nic víc než zaměnit pořadí tepelné izolace a hydroizolace a tím nabídnout jednoduchou skladbu s rychlou a snadnou instalací na obecně platném principu: směrem ven z konstrukce střechy by měl růst tepelný odpor vrstev (m2K/W) a zároveň se zmenšovat jejich difuzní odpor (μ). Hydroizolace se přesune na vnitřní stranu konstrukce a spojí funkci hydroizolace a parotěsné zábrany střechy. Tepelná izolace nad hydroizolací pak zabezpečí tepelnou izolaci s dalšími funkcemi jako jsou ochrana hydroizolace, přenos zatížení apod. Výhodou extrudovaného polystyrénu je vynikající koeficient stlačitelnosti/roztažnosti a tím viskoelastické chování.
Volně kladené desky tepelné izolace s vystřídanou spárou pak poskytují ochranu hydroizolaci před teplotními výkyvy, opakovaným cyklům mráz-tání či roztažností a smršťováním. Další výhodou je rovněž ochrana před mechanickým poškozením hydroizolace jak v průběhu realizace tak následně po celou dobu životnosti střechy. S tím souvisí i prodloužená životnost střešního pláště pohybující se v rozmezí 30-45 let, doložena posudky znalců a realizovanými projekty v Evropě. Existují odebrané vzorky materiálu Styrofoam z projektů po více než 20 letech, které potvrzují funkčnost XPS jako tepelné izolace ve skladbě obrácené ploché střechy.
Skladba obrácené střechy:
- Nosná konstrukce střechy: Musí být dimenzována na staticky min. únosnost dle provedených výpočtů v souladu s platnými předpisy či normami pro daný typ užitné střechy. Doporučujeme nosnou konstrukci s minimální plošnou hmotností 250 kg/m2 a tepelným odporem R ≥ 0.15 (m2K)/W zabezpečující dostatečnou tepelnou stabilitu konstrukce v případě krátkodobého průsaku přívalové vody skrz spoje desek a možné ochlazení konstrukce s kondenzací na vnitřní straně. Dále doporučujeme sklon 1-3% pro snadný a rychlý odtok vody do vpustí, které jsou vždy nejnižším bodem konstrukce střechy.
- Hydroizolace: Pokládá se přímo na rovnou, resp. vyspádovanou vrstvu nosné konstrukce. Před samotnou pokládkou hydroizolace musí být plocha zbavena nečistot, volných zbytků a proveden penetrační nátěr. Vrstvu hydroizolace by měly tvořit dvě vrstvy hydroizolačních pásů, druh použitých pásů vždy dle individuálních potřeb projektu a specifikace projektanta (např. druh pásu s vložkou, resistivita proti zakořenění atd.). Jediný problém, který byl v minulosti zaznamenán, byly měkčené PVC pásy, obsahující organické rozpouštědla s negativním vlivem na XPS, v podobě nevratné degradace materiálu. Z pohledu dnešní technologie výroby PVC hydroizolací lze však říci, že toto riziko představuje okrajový problém. Platí však vždy zásada, obrátit se na výrobce v případě jakýchkoli nejasností ohledně slučitelnosti s polystyrenem! Od okamžiku položení hydroizolace je další postup prací značně nezávislý na počasí a tím poskytnuta prodloužená stavební připravenost konstrukce pro realizaci střechy v průběhu roku.
- Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS): Volně kladené desky tepelné izolace s vystřídanou spárou poskytují ochranu hydroizolaci před teplotními výkyvy, opakovaným cyklům mráz-tání či roztažností a smršťováním.
- Separační vrstva (geotextilie): Z důvodu oddělení tepelné izolace od vrchních souvrství střechy se provádí separační vrstva pomocí geotextilie. Použitá geotextilie by měla být z netkaných látek, difuzně otevřená a s nízkou retenční nasákavostí, s vyloučením možnosti vytvořit parotěsnou zábranu. Dále pak jsou požadavky zejména na její odolnost proti prorůstání kořínků a pevnost v tahu. Minimální přesahy 100 mm a dle zkušeností je vysoce doporučeno používat gramáž do 180g/m2 se světlou barvou. Osvědčily se zejména polypropylenové textilie s plošnou hmotností 140g/m2.
- Přitížná vrstva: U inverzních plochých střech se pro stabilizaci spodních vrstev využívá hmotnosti vrchní přítlačné vrstvy. Stabilizace se provádí zejména z důvodu zabezpečení proti sání větru. Je nezbytné navrhnout dostatečnou přitěžovou vrstvu, ať se jedná o štěrkový zásyp, vegetační vrstvu, betonovou dlažbu/dlaždice, železobetonovou desku či betonové prefabrikáty. U zatížení štěrkovou vrstvou by sklon střechy neměl být větší než 10%, aby nedocházelo k posunům kameniva. Dále pak vrstvy nesmí obsahovat výrazný podíl jemných částic, aby nedocházelo k zanášení odvodňovacích prvků, tzn. použít jen prané kamenivo o min. frakci 16 a tloušťky 50mm.
Často kladenou otázkou je, zda použít jednu vrstvu nebo dvě vrstvy XPS a v čem jsou možná rizika či rozdíly. Obecně platí zásada: vždy použítí jednovrstvou skladbu v konstrukci s tepelnou izolací tloušťky min. 120 mm. Pro zachování navržených tepelně izolačních hodnot střechy doporučujeme započítat ve dvouvrstvé skladbě +10mm tepelného izolantu, který kompenzuje možné zvýšení vlhkosti v deskách resp. zvýšení součinitele tepelné vodivosti.
Zateplení soklů a základů
XPS je ideální pro zateplení částí budov v kontaktu se zemí a vlhkostí. Jeho vysoká pevnost v tlaku umožňuje klást desky pod potěry, kdy zajišťují izolaci proti chladu od země a matkům vlhkosti. Prostorům s pohybovou zátěží, jako jsou garáže a průmyslové haly, XPS desky odolají tlakům a zachovají si své izolační vlastnosti po dlouhou dobu. Extrudovaný polystyren XPS má vysokou odolnost vůči působení vlhkosti a je velmi odolný proti dlouhodobému působení tlaku. Díky tomu se používá například k izolaci základů domu, do podlah, do podezdívek apod.
Zateplení podlah s vysokým zatížením
XPS je vhodný pro podlahy s vysokým mechanickým namáháním, například v garážích nebo skladech. Izolace podlah a suterénů je další silnou stránkou XPS polystyrenu. Vysoká pevnost v tlaku umožňuje klást desky pod potěry, kdy zajišťují izolaci proti chladu od země a matkům vlhkosti.
Zateplení bazénů a teras
XPS odolává vlhkosti a tlaku, proto je vhodný pro zateplení bazénů a teras.
Zateplení vnitřních stěn
Pro menší projekty a renovace lze XPS polystyren použít na vnitřní stěny k zlepšení tepelného komfortu a akustiky. Díky snadné opracovatelnosti se s deskami pracuje i v prostoru s omezeným přístupem.
Typy povrchových úprav a hran XPS desek
V případě extrudovaného polystyrenu se můžete setkat s polystyrenem s vaflovaným povrchem, strukturovaným XPS, vroubkovaným XPS a hladkým extrudovaným polystyrenem. Různé povrchové úpravy a typy hran jsou určeny pro různé způsoby použití tepelněizolačních desek XPS.
Hladké desky
Hladké desky jsou vlastně desky s neošetřeným povrchem. Z extrudéru vycházejí s hladkým horním i spodním povrchem a je třeba je pouze oříznout na příslušnou délku a šířku. Tento typ desek je vhodný pro montáž v místech, která jsou nejvíce vystavena mechanickému zatížení, vodě a vlhkosti. Díky uzavřené buněčné struktuře po celé ploše povrchu mohou být hladké desky XPS vystaveny dlouhodobému působení vody difuzí i přímému kontaktu s vodou, a přesto neztrácejí své tepelněizolační vlastnosti.
Hladké desky s drážkami
Pro pokládku pod základové desky pasivních a nízkoenergetických budov se používají hladké desky s drážkami pro lepší přilnavost k základové desce. Účelem drážek na horním povrchu desek je zajistit dobrou přilnavost mezi tepelněizolačními deskami a železobetonovou deskou. V tomto případě se nepoužívá žádná separační vrstva mezi tepelnou izolací a železobetonovou deskou. Tento typ desek se používá výhradně v systému základových polštářů SEISMIC. Desky SEISMIC jsou dvakrát delší než jiné typy desek XPS, což umožňuje rychlejší pokládku.
Povrch s profilovanou úpravou (vaflový povrch)
Na rozdíl od hladkých desek jsou desky s "vaflovým" povrchem dodatečně ošetřeny speciálním zařízením. Povrch desky se obrousí a poté se na něj vtiskne „vaflová“ struktura. Tento druh povrchu slouží jako vynikající základ pro další dokončovací vrstvy. Nejčastěji se profilované desky používají ve spodní části fasádní stěny, v soklu. Zabraňují také vzniku tepelných mostů v nadpraží a ve svislých a vodorovných vazbách. Tento typ desek se používá v případech, kdy jsou rozhodující přesné rozměry desek. Také se uplatňují v rámci zateplení ze strany interiéru vždy, když nelze instalovat tepelnou izolaci na vnějším plášti budovy. Stručně řečeno, tyto desky jsou vhodnou volbou pro dobrou přilnavost dalších povrchových vrstev.
Upravený povrch - drážky
Kromě "vaflování" může být povrch desky upraven také drážkami. Tyto desky jsou určeny pro těžké povrchové vrstvy, jako jsou fasádní cihly nebo kamenné obklady, protože jejich povrchová úprava umožňuje ještě lepší přilnavost povrchové vrstvy. Aby tyto desky unesly těžké dokončovací vrstvy nebo obklady, musí mít dostatečnou pevnost v tahu a měly by být správně připevněny k nosné stěně - nejprve se lepí lepicí maltou nebo nízkoexpanzním PU lepidlem a poté se dodatečně kotví do stěny.
Typy hran
Každý typ hrany slouží svému účelu - shiplap nebo L-hrana, rovná nebo "I" hrana a hrana s perem a drážkou "D". Nejčastěji používanou a doporučovanou hranou je shiplap hrana, protože jen tak máme jistotu, že se vyhneme tepelným mostům ve spojích desek XPS.
- Hrana ve tvaru písmene "L" (polodrážka): Desky s "L" hranou se používají všude tam, kde chceme zabránit vzniku tepelného mostu ve spojích desek. Bez těchto hran může nepřesné položení desek s rovnými hranami vést k tepelným ztrátám mezerami mezi deskami.
- Hladká hrana "I": Desky s hladkou hranou se používají pro vícevrstvé aplikace tepelně izolačních desek. Tepelným mostům lze zabránit lepením desek tak, aby spoje spodní vrstvy byly zakryty deskami horní vrstvy desek - takzvaně převázány.
- Pero a drážka - hrana "D": Hrany "D" se používají také k zamezení tepelných mostů ve spojích mezi deskami. Jsou vhodné zejména pro viditelné vnitřní opláštění velkých šikmých střech, kde se XPS dále neupravuje a je třeba použít parotěsné desky.
Instalace extrudovaného polystyrenu (XPS)
Správná instalace je klíčová pro dosažení deklarovaných izolačních vlastností. Nejdříve je třeba připravit rovný a suchý podklad. Je důležité odhalit nerovnosti, zaplnit trhliny a zajistit vhodnou hydroizolaci a parozábranu podle konkrétního typu konstrukce.
Desky XPS polystyren se řežou na potřebné rozměry a kladou se buď lepením, nebo fixací hmoždinkami v závislosti na typu konstrukce. Spoje mezi deskami je vhodné přetížit přesahující, aby se minimalizovala průnik tepla. Povrch desek se následně zpevní finálním systémem - omítkou, kontaktní omítkou, nebo dalších vrstveným systémem.
V případě potřeby dalšího upevnění polystyrenu, například při montáži na stěnu, se používají hmoždinky nebo hřeby speciálně určené pro polystyren. Pro řezání polystyrenu použijte řezačku na polystyren.
Při zpracování XPS polystyrenu je nutné dodržovat základní bezpečnostní pokyny. Desky mohou při řezání uvolňovat jemný prach a částice; proto je vhodné nosit ochranné brýle a respirátor. Při práci s teplou výstruží se vyvarujte přímému kontaktu s horkým materiálem, který by mohl poškodit buněčnou strukturu.
V moderním světě hraje udržitelnost klíčovou roli. XPS polystyren díky svým parametrům často zůstává volbou pro novostavby i rekonstrukce, protože poskytuje dlouhodobou izolaci s minimálními údržbovými nároky a nízkou spotřebou energie. Recyklace polystyrenu je obecně náročná, avšak moderní technologie a programy zpětného odběru umožňují postupně zlepšovat recyklační toky. Při demontáži a likvidaci XPS polystyrenu je vhodné vyhledat recyklační střediska, která přijímají stavební odpady z polystyrenu.
tags: #extrudovany #polystyren #xps #vyhody #a #nevyhody