Pěnový polystyren (EPS), známý také pod obchodními názvy jako KVK Penopol, je materiál, který v sobě spojuje řadu předností. Od vynikající tepelné izolace přes snadnou instalaci až po 100% recyklovatelnost, představuje EPS klíčový prvek v moderním stavebnictví.
Historie a původ pěnového polystyrenu
Málokdo ví, že pěnový polystyren je tak trochu českého původu, i když byl vynalezen v Německu Fritzem Stastnym, vývojovým pracovníkem firmy BASF, v roce 1949. Stejně jako spousta jiných výborných věcí byl objeven náhodou. Dnes, desítky let poté, můžeme plně docenit tuto událost se všemi důsledky pro stavebnictví. Pěnový polystyren se ve světě používá v daleko širším měřítku než u nás, ale i v České republice se velmi brzy dočkáme aplikací, které posunují naše představy o tomto mimořádném materiálu na zcela novou úroveň.
Výroba pěnového polystyrenu
Základní surovinou pro výrobu pěnového polystyrenu je zpěňovatelný polystyren ve formě perlí, které obsahují zpravidla 6-7 % pentanu jako nadouvadla. Styren i pentan jsou látky, které se běžně vyskytují v přírodě; styren lze nalézt i v mnoha potravinách včetně jahod, fazolí, ořechů, piva, vína a skořice. Obě tyto látky se pro průmyslové využití vyrábějí z ropy.
Proces předpěňování a zrání
Zpěňovatelný polystyren se předpěňuje působením syté vodní páry. Výsledná sypná hmotnost, daná teplotou páry a dobou jejího působení na perle, musí být stejná jako požadovaná objemová hmotnost vyráběného EPS. Během meziuskladnění v provzdušňovaných silech se v čerstvě vypěněných perlách během chlazení vytvoří podtlak, způsobující jejich vysokou citlivost na mechanické poškození. Podtlak se vyrovnává difuzí vzduchu do buněk perlí a ty získávají větší mechanickou pevnost a zlepšuje se jejich další zpracovatelnost. Perle se současně i suší.
Tvarování a zpracování
Vyzrálé perle se zpracovávají buď do bloků, které jsou pak řezány na požadovaný rozměr, nebo do podoby konečného výrobku. Dutina formy s parními tryskami ve stěnách se zcela vyplní předpěněnými perlami a vystaví se opět působení syté vodní páry. Perle změknou a působením pentanu a vzduchu v buňkách dále expandují. V uzavřeném prostoru formy se vzájemně svaří a vytvoří kompaktní blok. Bloky jsou dále řezány teplým nebo studeným drátem na desky. Okraje a povrch desek je možné pomocí speciálních technologií profilovat.
Čtěte také: Odolnost pěnového polystyrenu vůči vlhkosti
Elastifikovaný polystyren pro kročejový útlum
Při výrobě elastifikovaných desek pěnového polystyrenu izolujících kročejový zvuk jsou bloky stlačovány v mechanických lisech přibližně na třetinu své výchozí tloušťky. Po uvolnění stlačení dosahují asi 4/5 svého původního rozměru. Uvedeným postupem dochází k narušení pevné buněčné struktury polystyrenu, a tím k výraznému zlepšení jeho akustických vlastností. Bloky jsou pak rozřezány na desky používané hlavně do plovoucích podlah pro snížení kročejového zvuku.
Klíčové vlastnosti pěnového polystyrenu
EPS se skládá asi ze 2 % polystyrenu a 98 % vzduchu, což mu dodává řadu vynikajících vlastností.
Nízká tepelná vodivost
Nízká tepelná vodivost je daná tím, že materiál má buněčnou strukturu s uzavřenými buňkami vyplněnými vzduchem, což brání prostupu tepla nebo tepelným ztrátám a dosahuje se tak výborných izolačních vlastností. Jeho součinitel tepelné vodivosti (λ) se pohybuje od 0,030 do 0,039 W/m·K, což znamená vysokou účinnost při malé tloušťce. Tepelná účinnost se nemění ani po letech. Na součinitel tepelné vodivosti EPS má vliv obsah vlhkosti, avšak praktický obsah vlhkosti správně instalovaných polystyrenových desek je zohledněn ve výpočtové hodnotě součinitele tepelné vodivosti.
Nízká hmotnost
Extrémně nízká hmotnost je jednou z hlavních výhod pěnového polystyrenu (EPS). Díky velmi nízké objemové hmotnosti umožňuje vytvářet lehké, ale bezpečné konstrukce a snadno se s ním manipuluje a instaluje. Desky EPS lze řezat, tvarovat, lepit a upevňovat bez nutnosti použití speciálních nástrojů.
Mechanická odolnost
Přestože jsou výrobky z EPS lehké, mají dobré mechanické vlastnosti, což je důležité pro určité aplikace, které tuto vlastnost vyžadují (např. izolace plochých střech, podlah atd.). Svojí pevností v tlaku, v tahu a ve smyku při minimální hmotnosti patří EPS k nejvýkonnějším materiálům.
Čtěte také: Rozmanitost šipkových terčů
- Pevnost v tlaku: Běžné desky vykazují pevnosti v rozmezí 70-200 kPa při 10% deformaci (tj. 7-20 tis. kg/m²), a je možno je navrhovat také pro vysoce zatížené konstrukce (terasy, průmyslové podlahy).
- Pevnost v tahu: Pevnosti v tahu, která je běžně přes 100 kPa, se využívá především u fasádních systémů. Díky takto vysokým hodnotám se nemusí používat zesílené speciální kotvení jako u některých jiných méně pevných materiálů.
- Pevnost ve smyku: Tato vlastnost nabývá na důležitosti především se vzrůstající tloušťkou izolace. U lepených izolačních desek tloušťky nad 100 mm, které nemají dobrou smykovou pevnost, po čase dochází k mírnému posunu omítkových vrstev směrem dolů, což má za následek vznik vln a nerovností na fasádě.
Nízká nasákavost vody a difuzní propustnost
Pěnový polystyren není rozpustný ve vodě ani nenabobtnává a uzavřené buňky nepohlcují téměř žádnou vodu. Nízká nasákavost vody napomáhá při udržování tepelných a mechanických vlastností, které by byly ovlivněny vlhkostí. Jednotlivé perle EPS jsou difuzně uzavřené, ale desky z nich vyrobené nejsou vzduchotěsné, což znamená, že propouští vodní páru v přiměřeném množství, ale neabsorbuje vlhkost. Střední propustnost pro vodní páru je výhodná především pro nevětrané konstrukce (fasády, střechy), kde je izolace kryta materiálem s vyšším difuzním odporem.
Další důležité vlastnosti
- Zdravotní nezávadnost: EPS je v současnosti jediným rozsáhle používaným tepelně-izolačním materiálem, na který nemusí být vydáván bezpečnostní list, neboť jeho výroba ani užití nejsou spojeny s žádnými zdravotními riziky. EPS splňuje nejpřísnější kritéria zdravotní nezávadnosti, což umožňuje jeho použití také v potravinářském průmyslu.
- Cenová dostupnost: Pěnový polystyren (EPS) je dlouhodobě jedním z cenově nejdostupnějších izolačních materiálů na trhu. V poměru cena/výkon je prakticky nepřekonatelný. Je to způsobeno především nízkou energetickou náročností při výrobě a používáním moderních technologií.
- Životnost: Dobře instalovaný pěnový polystyren (EPS) vydrží až 100 let, aniž by ztratil své izolační vlastnosti. Je určen pro trvalé aplikace s teplotami do 80 °C a nevadí mu ani velmi nízké teploty. Je odolný vůči běžným chemikáliím, nestárne a nepodléhá plísním ani hnilobě.
- Odolnost vůči mikroorganismům: Pěnový polystyren nevytváří živnou půdu pro mikroorganismy, nehnije, neplesniví ani netrouchniví, neškodí mu ani půdní bakterie. Jemná buněčná struktura ale nevytváří přirozenou zábranu proti hlodavcům a hmyzu, kteří nechráněný polystyren příležitostně poškozují, ačkoliv je pro ně nestravitelný.
- Recyklovatelnost: Moderní technologie, jako je PolyStyreneLoop, umožňují recyklovat i staré desky EPS z budov, které obsahovaly staré zpomalovače hoření.
- Požární bezpečnost: Dnes se ve stavebnictví používají pouze samozhášivé materiály se stupněm hořlavosti C1. EPS stejně jako řada vynikajících materiálů organického původu neodolává dlouhodobému působení ohně. Proto je tento materiál vždy zabudováván do konstrukce pod ochrannou vrstvu (omítky, sádrokarton). Celková požární odolnost konstrukce je tak vždy stanovována na celé konstrukci včetně všech krycích vrstev a povrchových úprav.
Typy a použití pěnového polystyrenu
Vlastní pěnový polystyren se vyrábí v několika tzv. typech podle napětí v tlaku (v kPa) při 10% stlačení. Výrobky z pěnového polystyrenu se označují značkou EPS (Expanded Polystyrene) a číslem udávajícím hodnotu napětí v tlaku při 10% stlačení v kPa. Dnes se tedy vyrábí pro potřebu stavebnictví pěnový polystyren pod označením EPS 50 až EPS 200 s tím, že jednotlivé typy EPS mají v závislosti na uvedené hodnotě napětí v tlaku a na tom, zda se jedná o základní nestabilizovaný nebo stabilizovaný polystyren, předepsány výrobcem možnosti jejich použití.
Typické oblasti použití
Kromě toho někteří výrobci ještě nabízí speciálně upravené pěnové polystyreny například do podlah s výraznějším útlumem kročejového hluku nebo na obklad spodní stavby a soklů budov (například výrobky perimetr a soklové desky).
| Typ EPS | Typické použití | Příklad součinitele tepelné vodivosti (λ) | Přípustné zatížení v tlaku (informativní)** |
|---|---|---|---|
| EPS 50 | Nízko zatížené izolace | ~0,039 W/(m·K) | ~500 kg/m² |
| EPS 70 F Fasádní | Kontaktní zateplovací fasádní systémy | ~0,039 W/(m·K) | ~700 kg/m² |
| EPS 70 S Stabil | Spodní vrstva dvouvrstvé izolace plochých střech | ~0,038 W/(m·K) | ~700 kg/m² |
| EPS 100 Z | Podlahy (s větším útlumem kročejového hluku) | ~0,038 W/(m·K) | ~1000 kg/m² |
| EPS 100 S Stabil | Ploché střechy | ~0,038 W/(m·K) | ~1000 kg/m² |
| EPS 150 S Stabil | Terasy, střešní zahrady, vysoce zatížené konstrukce | ~0,036 W/(m·K) | ~1500 kg/m² |
| EPS 200 S Stabil | Terasy, střešní zahrady, extrémně zatížené konstrukce | ~0,034 W/(m·K) | ~2000 kg/m² |
* Pro vlastní použití konkrétních výrobků je nutné vždy vyhodnotit jejich skutečné technické parametry udávané jejich výrobcem.** Přípustné zatížení tepelné izolace v tlaku je možné informativně uvažovat hodnotou 10 % z hodnoty pevnosti při 10% stlačení. Skutečnou hodnotu dlouhodobého přípustného zatížení konkrétních výrobků v tlaku je nutno konzultovat s jejich výrobcem.
Pěnový polystyren pro fasády
Pěnový polystyren na zateplování fasád musí mít oproti ostatním výrobkům přesnější rozměry. Na fasádní pěnový polystyren jsou tak kladeny větší požadavky na rozměrovou přesnost než na pěnový polystyren určený pro ploché střechy. Fasádní pěnový polystyren je proto také dražší. Používá se nejčastěji EPS 70 F Fasádní či méně často EPS 100 F Fasádní.
Čtěte také: Výběr lepidla na pěnový polystyren
Pěnový polystyren pro ploché střechy
U plochých střech se setkáváme s namáháním tepelné izolace v tlaku, a to nejen od technologického zařízení umístěného na střeše, ale dnes stále častěji i od provozních souvrství, jako jsou terasy a střešní zahrady. Toto zatížení je však třeba kontrolovat a dle jeho působení navrhovat i pevnější typy EPS - například pro terasy EPS 150 S Stabil nebo EPS 200 S Stabil.
Důležité je zohlednit také tepelnou roztažnost EPS, jejíž koeficient lineární tepelné roztažnosti má hodnotu 0,05 až 0,07 mm/m·K. To znamená, že například při rozdílu teplot 70 °C dochází k prodloužení (nebo zkrácení) desky dlouhé 1 m až o 5 mm. Proto by neměly být na provedení jednovrstvé tepelné izolace plochých střech používány desky dlouhé například 2 m. Z těchto důvodů by měly být desky z EPS v plochých střechách vždy uchyceny k podkladu lepením nebo přikotvením.
Kompletizované výrobky pro ploché střechy
Pro ploché střechy dnes řada našich i zahraničních výrobců nabízí tzv. kompletizované výrobky z EPS s nakašírovanými hydroizolačními asfaltovými pásy, které tvoří po pokládce první hydroizolační vrstvu. Deska z pěnového polystyrenu je buď rovinná, nebo spádová. Rovinná deska může být dodána i s boční polodrážkou, která minimalizuje vznik tepelných mostů. Kompletizované tepelně izolační jednostranné spádové desky s nakašírovaným asfaltovým pásem tvoří ve střešním plášti jednoplášťových plochých střech spádovou vrstvu, tepelně izolační vrstvu a první hydroizolační vrstvu. Součástí dodávky těchto výrobků je i jejich kladečský plán zpracovaný pro konkrétní střechu.
tags: #pěnový #polystyren #KVK #Penopol #vlastnosti #a