Objemová hmotnost izolace je fyzikální parametr vyjadřující hmotnost materiálu na jednotku objemu. Pěnový polystyren (EPS) se vyznačuje mimořádně nízkou objemovou hmotností při současném zachování vysoké pevnosti v tlaku, rozměrové stability a dlouhodobé tepelněizolační účinnosti.
Co je polystyren a jak se vyrábí?
Polystyren (PS) je rozšířeným plastovým materiálem s celou řadou forem a možností využití. Může být amorfní nebo semikrystalický. V amorfní formě je tento termoplast široce používán v mnoha oblastech každodenního života. V expandované formě (expandovaný polystyren - EPS nebo PS-E) slouží jako izolační materiál. Existuje ataktický, syndiotaktický a izotaktický polystyren. Komerční amorfní PS je ataktický. Izotaktický a syndiotaktický typ jsou semikrystalické a tají při 240 °C, resp. 270 °C.
EPS (pěnový polystyren) je lehká a tuhá organická pěna, která se široce používá v evropském stavebnictví, zejména jako tepelná izolace. Bílé izolační desky si v průběhu 50 let používání získaly na stavbách pro své výborné užitné vlastnosti pevné místo.
Základní surovinou pro výrobu pěnového polystyrenu je tzv. zpěňovatelný polystyren, který se výrobcům dodává ve formě perlí. Zpěňovatelný polystyren 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.
Izolační desky Isover EPS jsou vyrobeny pomocí nejnovějších technologií bez obsahu CFC a HCFC (známé jako freony). Moderní technologie zajišťuje stálou kvalitu a minimální energetickou náročnost výroby, což deskám zajišťuje výborný poměr cena/výkon.
Čtěte také: Využití betonové skruže 1000
Typy polystyrenu a jejich charakteristika
- Standardní polystyren (GPPS): Je tvrdý, křehký, čirý a průhledný polymer s vysokým leskem. Mezi hlavní přednosti standardního polystyrenu 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.
- HIPS (nárazu odolný, houževnatý polystyren): 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.
- 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. Tuto hodnotu lze pak používat při různých výpočtech nebo odhadech, např. u přepravních nákladů, nároků na prostor apod.
- XPS (extrudovaný polystyren): Pro výrobu extrudovaného polystyrenu se používá podobná surovina jako pro pěnový polystyren, rozdíl je ale v systému vypěňování. Extruzí (vytlačováním) taveniny GPPS za současného sycení vypěňovadlem vzniká materiál s minimální nasákavostí a velkou pevností. 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. Ačkoliv na první pohled vypadá 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.
Objemová hmotnost a její vliv na vlastnosti polystyrenu
Pěnový polystyren (EPS) je tvořen přibližně z 98 % vzduchem uzavřeným v jemné buněčné struktuře a pouze malé procento objemu představuje samotný polymer. Tato struktura je klíčem k jeho nízké objemové hmotnosti, která se obvykle pohybuje v rozmezí podle konkrétního typu a určení výrobku.
Vliv na mechanické vlastnosti a tepelnou izolaci
Objemová hmotnost izolace přímo souvisí s její pevností v tlaku a dalšími mechanickými parametry. Vyšší objemová hmotnost zpravidla znamená vyšší odolnost vůči zatížení, což je důležité například u podlahových konstrukcí, plochých střech nebo perimetrických izolací. Naopak nižší objemová hmotnost je výhodná v aplikacích, kde není vyžadováno vysoké mechanické zatížení, například u fasádních zateplovacích systémů.
Tepelně izolační desky z pěnového polystyrenu jsou určeny pro středně tlakově namáhané konstrukce. Lambda λD = 0,039 W·m-1·K-1. Tyto desky jsou nejpoužívanější pro kontaktní zateplovací systémy ETICS. Materiál splňuje požadavky na ETICS podle normy EN 13499, ETAG 004 a dále požadavky Kvalitativní třídy A dle CZB.
Z hlediska tepelné izolace má objemová hmotnost vliv také na součinitel tepelné vodivosti. Optimální kombinace hustoty a struktury buněk zajišťuje nízkou hodnotu λ, která je zásadní pro dosažení vysokého tepelného odporu konstrukce. Izolační desky Isover EPS 70F jsou určeny zejména pro fasádní zateplovací systémy ETICS a ostatní aplikace bez významných požadavků na zatížení tlakem (podlahy apod.). Desky jsou vhodné pro izolační vrstvy energeticky úsporných staveb (nízkoenergetické a pasivní domy) s běžnými tloušťkami izolace 200-500 mm. Zároveň se Isover EPS 70F používá pro kvalitní zateplení stávajících staveb, např. v rámci programu Zelená úsporám.
Trvalá zatížitelnost v tlaku těchto desek je max. 1 200 kg/m2 při def. 2 %. Pevnost polystyrenu v kilopascalech při desetiprocentním stlačení je důležitým údajem. Uvádí se rovněž pevnost polystyrenu EPS 100 S při dvouprocentním stlačení, která činí 20 kPa, což představuje deformaci desky 2 mm při zatížení 2 t na 1 m2.
Čtěte také: Betonový plot: Váha a její vliv
Izolační desky EPS Isover rozměru 1000 × 500 mm jsou baleny do PE fólie v balících max. výšky 500 mm. Nestandardní rozměry např. 1000 × 2000 mm, 1000 × 2500 mm jsou páskovány. Desky musí být dopravovány a skladovány za podmínek vylučující jejich znehodnocení. Neskladovat dlouhodobě na přímém slunci. Desky jsou standardně opatřeny rovnou hranou, za příplatek je možno vytvoření polodrážky (do max. tl. 240 mm, krycí rozměry se zmenší o rozměr polodrážky).
Logistické a environmentální výhody
Nízká objemová hmotnost pěnového polystyrenu (EPS) přináší významné logistické výhody. Materiál je lehký, snadno manipulovatelný a jeho přeprava vyžaduje méně energie na jednotku izolované plochy. To vede ke snížení emisí spojených s dopravou a k optimalizaci stavebních procesů.
V konstrukčních aplikacích je důležité, že nízká objemová hmotnost neznamená nedostatečnou stabilitu. Pěnový polystyren (EPS) si zachovává svou rozměrovou stálost i při dlouhodobém zatížení a při vystavení hydrotermálním cyklům. Objemová hmotnost izolace má rovněž vliv na statické zatížení stavební konstrukce. Nízká hmotnost pěnového polystyrenu (EPS) minimalizuje dodatečné zatížení nosných prvků, což je výhodné zejména při rekonstrukcích starších budov nebo při návrhu lehkých střešních systémů.
Z environmentálního hlediska znamená nízká objemová hmotnost menší spotřebu surovin na jednotku objemu izolace. Protože pěnový polystyren (EPS) obsahuje převážně vzduch, je jeho materiálová náročnost relativně nízká. Dlouhodobá stabilita objemové hmotnosti je dalším důležitým aspektem. Pěnový polystyren (EPS) nepodléhá významnému sesedání ani degradaci struktury, pokud je správně navržen a aplikován. Možnost volby různých tříd objemové hmotnosti umožňuje optimalizovat materiál podle specifických požadavků projektu. U podlahových konstrukcí s vyšším zatížením lze použít typy s vyšší hustotou, zatímco u fasádních systémů lze využít lehčí varianty. Celkově lze konstatovat, že objemová hmotnost izolace je klíčovým parametrem ovlivňujícím mechanické, tepelnětechnické i logistické vlastnosti materiálu, přičemž pěnový polystyren (EPS) nabízí optimální kombinaci nízké hmotnosti, vysoké pevnosti, dlouhodobé rozměrové stability a vynikající tepelné účinnosti.
Recyklace polystyrenu
Polystyren se používá také jako obalový materiál, končí odpad z něj i v obecních systémech. Odtud se předává k dalšímu zpracování a při splnění některých podmínek může být úspěšně recyklován, neboť dobrá recyklovatelnost je jednou z výhod tohoto materiálu.
Čtěte také: Ztracené bednění: Kompletní průvodce
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. Některé výrobky z EPS je nově zakázáno uvádět na trh na základě směrnice o jednorázových plastech (SUPD). Zákaz se však vztahuje jen na velmi malý okruh obalů, zejména balení potravin a nápojů určených k okamžité spotřebě, např. kelímky a termoobaly na jídlo.
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.
Pro recyklaci ve výrobní technologii se odpadní EPS 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. 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. Výroba ingotů je technologicky náročnější a méně rozšířená, naopak drcení a lisování provádí celá řada svozových firem. EPS pro regranulaci musí být maximálně čistý, a to z důvodu citlivosti recyklační technologie zejména na přítomnost stavebních hmot. V ČR jsou provozovány technologie na regranulaci PS včetně EPS a XPS.
Výroba EPS drtě je v ČR poměrně rozšířená, avšak v západní Evropě téměř neznámá metoda, která není technologicky náročná. 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.
Přehled vlastností polystyrenu
Níže je uvedena tabulka s obecnými vlastnostmi polystyrenu:
| Vlastnost | Hodnota | Popis |
|---|---|---|
| Krátký název | PS | |
| Název | Polystyren | |
| Chemický vzorec | (C8H8)n | |
| Teplota přechodu skla | 80 až 105 °C | |
| Teplota rozkladu | 415 až 425 °C | |
| Youngův modul | 3100 až 3300 MPa | |
| Koeficient lineární tepelné roztažnosti | 50 až 70 *10-6/K | Popisuje změnu délky materiálu v závislosti na teplotě. |
| Měrná tepelná kapacita | 1.3 J/(g*K) | Množství tepla dodaného vzorku a výsledné zvýšení teploty na jednotku hmotnosti. |
| Tepelná vodivost | 0.14 až 0,18 W/(m*K) | Popisuje přenos energie (tepla) hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu. |
| Hustota | 1.05 g/cm³ | Poměr mezi hmotností a objemem. |
| Morfologie | Amorfní nebo polokrystalický termoplast | |
| Identifikace | Transparentní | |
| Obecné vlastnosti | Krystalicky čirý a tvrdý, dobře odolný vůči vodným zásadám a minerálním kyselinám | |
| Zpracování | Vstřikování a vyfukování, vytlačování | |
| Použití | Elektrotechnika, Stavebnictví (např. pěnový polystyren), Potravinářský průmysl (např. obaly), Spotřební výrobky pro každodenní použití |
tags: #msrna #vaha #polystyrenu #informace