Tepelné izolace z polystyrenu jsou dnes jedny z nejpoužívanějších tepelných izolací na trhu ČR. Je to hlavně z důvodu cenové dostupnosti polystyrenu v kombinaci s výbornými tepelně izolačními parametry polystyrénových dílců. Polystyren se nedeformuje, nemění svůj objem, neklouže a v konstrukcích drží svůj tvar desítky let. Využívá se při zateplování nejen fasád, ale také střech, podlah, příček, soklů a dalších stavebních konstrukcí.
Výroba pěnového polystyrenu (EPS)
EPS (Expanded Polystyrene) polystyren je termoplastický polymer, který se vyrábí z monomeru styrenu. Expandovaný polystyren (EPS) se vyrábí vypěňováním pevných perlí zpěňovatelného polystyrenu působením syté vodní páry do bloků, které se následně řežou na jednotlivé desky. Během tohoto procesu zvětší perle svůj objem na dvaceti až padesátinásobek původního objemu a uvnitř každé perle vznikne velmi jemná buněčná struktura. Pěnový EPS polystyren vzniká polymerací styrenu. Jedná se o nejčastěji používaný postup.
Výroba bloků, desek, tvarovek, popřípadě pásů probíhá v předpěňovacích zařízeních působením vodní páry. V buňkách perlí pentan dále expanduje, perle se vzájemně svaří a vytvoří kompaktní blok. Bloky jsou následně uskladněny před dalším zpracováním. Bloky se řežou teplým, nebo studeným drátem na desky.
Typy polystyrenu a jejich použití
Polystyrenové dílce se rozdělují dle způsobu výroby na expandované a na extrudované. Nejpoužívanějším typem polystyrenu je expandovaný neboli pěnový polystyren.
Expandovaný polystyren (EPS)
Používanějším typem jsou polystyreny expandované, a to z důvodu širokého uplatnění při zateplení budov. Mezi hlavní výhody patří výborný součinitel tepelné vodivosti lambda (šedý EPS), minimální hmotnost, dobré mechanické vlastnosti, jednoduché zpracování a cenová dostupnost. Zároveň se EPS používá u sendvičového zdiva, např. s odklady z cihel KLINKER. Vynikající tepelněizolační vlastnosti má díky svým buňkám, které obsahují vzduch. Výhodou je také snadná opracovatelnost, nízká hmotnost a cenová dostupnost. Fasádní pěnové polystyreny se používají pro vnější kontaktní zateplovací systémy - ETICS. Polystyren označený písmenem S je stabilizovaný, což znamená, že nemění své rozměry. Stabilizace se provádí uskladněním (odležením) po výrobě, čímž dojde k jeho dotvarování. Po krátkém odležení polystyren vykazuje jen minimální změny v rozměru po nařezání.
Čtěte také: Odolnost pěnového polystyrenu vůči vlhkosti
Výrobci dnes nabízí řadu typů polystyrenu, které mají zlepšené vlastnosti nebo speciální úpravy:
- Bílý polystyren: Klasický typ, součinitel tepelné vodivosti se pohybuje kolem 0,035 až 0,039 W/m-K.
- Šedý (grafitový) polystyren: Díky nanočásticím grafitu má lepší izolační vlastnosti, součinitel tepelné vodivosti klesá pod 0,031 W/m-K.
- Perimetrické a soklové desky: Mají nízkou nasákavost a vysokou pevnost v tlaku. Používají se pro izolaci soklu, hlubokých podzemních stěn, izolaci překladů a tepelných můstků. Při izolování soklu je nutné používat pouze desky s mřížkovaným povrchem a rovnými hranami. Na hladkých deskách se neudrží omítka a jsou tedy vhodné pouze pro spodní stavbu.
Extrudovaný polystyren (XPS)
Extrudovaný polystyren (XPS) se vyrábí tzv. extruzí, tj. vytlačováním taveniny polystyrenu za současného sycení vzpěňovadlem. Na rozdíl od EPS se XPS vyrábí tzv. extruzí. Je na rozdíl od pěnového velmi odolný vůči vlhkosti a na výbornou zvládá dlouhodobé působení tlaku. Díky těmto vlastnostem se využívá k izolování základů, podezdívek nebo podlahových konstrukcí. Extrudovaný polystyren má homogenní strukturu pěnové hmoty s uzavřenými buňkami a jednotliví výrobci jej obvykle dodávají zbarvený v různých barvách (modrý, růžový, zelený, fialový ... ). Jeho hlavní nevýhodou je malá odolnost vůči UV záření. Z toho důvodu se nepoužívá v místech, kde dochází ke kontaktu se slunečními paprsky. Polystyreny vyráběné extruzí se využívají také jako tepelná izolace jednoplášťových střech s obráceným pořadím vrstev.
Oba výrobky EPS i XPS jsou v podstatě vyráběny ze stejné základní vstupní suroviny polystyrenu, ale s odlišnými doplňkovými surovinami a jinou technologií výroby. Mají proto společné některé vlastnosti - oba nejsou odolné vůči UV záření (dochází k jejich povrchové degradaci) a vůči některým chemickým látkám. Nezvratně je poškozují ropné produkty, ředidla a organická rozpouštědla. Jejich tepelně technické vlastnosti jsou podobné, ale významně se liší v pevnosti v tlaku, v hranové pevnosti a v nasákavosti - proto mají v plochých střechách odlišné použití: pěnový polystyren se používá jako tepelná izolace klasických jednoplášťových plochých střech, zatímco extrudovaný polystyren jako tepelná izolace tzv. obrácených střech (jednoplášťových střech s opačným pořadím vrstev). Oba druhy polystyrenu lze použít v tzv. DUO střeše, kde spodní vrstvu tepelné izolace tvoří klasický EPS a vrchní vrstvu (nad hydroizolací) potom XPS. Významným rozdílem je však nižší hodnota maximálního tepelného namáhání XPS (+75°C) oproti EPS (+80°C).
Klíčové vlastnosti pěnového polystyrenu
Tepelná vodivost
Z hlediska fyzikálních vlastností je nejdůležitějším údajem součinitel tepelné vodivosti - označovaný jako lambda (λ). Pěnový polystyren se skládá asi ze 2 % polystyrenu a 98 % vzduchu, což mu propůjčuje pouze nepatrnou tepelnou vodivost. U klasického bílého polystyrenu se pohybuje kolem 0,035 až 0,039 W/m-K, u šedého (grafitového) klesá pod 0,031 W/m-K.
Na součinitel tepelné vodivosti EPS má vliv obsah vlhkosti. S každým objemovým % obsahu vlhkosti roste tepelná vodivost o 3-4 % (měřeno na zkušebních tělesech o objemové hmotnosti 16 kg/m3). Tato závislost nemá pro praxi žádný význam, protože praktický obsah vlhkosti správně instalovaných polystyrenových desek je zohledněn ve výpočtové hodnotě součinitele tepelné vodivosti.
Čtěte také: Rozmanitost šipkových terčů
Pevnost v tlaku
Pěnový polystyren (EPS) má dostatečnou pevnost v tlaku pro běžné stavební aplikace. Pevnost se obvykle pohybuje mezi 70 až 250 kPa, přičemž pro zateplení fasád se nejčastěji používá pěnový polystyren (EPS) s pevností kolem 70 až 80 kPa. Pevnost pěnového polystyrenu EPS v tlaku závisí na jeho hustotě. Standardní pěnový polystyren používaný na fasády má pevnost v tlaku kolem 70 kPa, zatímco EPS pro podlahy a střechy může mít pevnost v tlaku až 150-200 kPa. Vynikajícím příkladem vysoké pevnosti v tlaku pěnového polystyrenu EPS je jeho použití při stavbě silničních násypů na obtížných typech půdních podkladů. Celý okruh formule 1 v Šanghaji včetně tribun byl postaven na 1 m silné vrstvě pěnového polystyrenu EPS. Pro izolace kročejový hluk jsou bloky stlačovány v mechanických lisech přibližně na třetinu své výchozí tloušťky. Tím se dosáhne zlepšení akustických vlastností.
Nízká hmotnost
Pěnový polystyren (EPS) obsahuje až 98 % vzduchu, což mu propůjčuje velmi nízkou hmotnost. Tato vlastnost přináší řadu výhod, jako je snadná manipulace, rychlá montáž, nízké náklady na přepravu a nízká uhlíková stopa. Z hlediska hmotnosti se jedná o velmi lehký materiál. Běžné fasádní desky váží kolem 14 kg/m³, podlahové nebo střešní typy s vyšší hustotou mohou dosahovat až 30 kg/m³.
Nasákavost
Nasákavost při dlouhodobém ponoření nepřesahuje 5 %. Polystyren není hygroskopický - to znamená, že neabsorbuje vodu - a pokud se dostane do kontaktu s vlhkostí, může ji zachytit na povrchu, což však neovlivní jeho izolační vlastnosti.
Rozměrová stálost
Rozměrová stálost EPS je asi 0,2-0,4 % a závisí na technologických podmínkách při výrobě a na typu materiálu. Koeficient délkové tepelné roztažnosti je (5 - 7) * 10−5 1/K tj. 0,05 až 0,07 mm na m délky při změně teploty o 1 K.
Odolnost vůči mikroorganismům a stárnutí
EPS nehnije, neplesniví a netrouchniví. Jeho životnost je stejná nebo vyšší než životnost ostatních částí stavby. Není odolný vůči UV záření, na slunci zežloutne a degraduje.
Čtěte také: Výroba a vlastnosti EPS KVK Penopol
Chemická odolnost
Polystyren je citlivý na materiály uvolňující organická rozpouštědla. Mezi látky, které polystyren poškozují, patří ropné produkty, ředidla, organická rozpouštědla, parafinový olej, vazelína, motorový olej, alkoholy.
Hořlavost
Moderní pěnové polystyreny se vyrábějí v samozhášivém provedení. To znamená, že po odstranění zdroje plamene materiál uhasne. Stavební výrobky z EPS jsou zařazeny do stupně hořlavosti C1 - těžce hořlavé. EPS samozhášivé varianty jsou proto vhodné pro všechny stavební aplikace.
Doporučené tloušťky a rozměry polystyrenu
Tloušťka polystyrenových desek je různá a závisí především na místě jejich použití. U pasivních a nízkoenergetických budov jsou zcela běžné tloušťky přes 200 mm.
- Zateplení fasády: Doporučená tloušťka izolace z pěnového polystyrenu pro fasády budov je minimálně 16 cm pro tradiční bílý EPS. Pro standardní izolaci fasády se obvykle používají polystyrenové desky o tloušťce 50-160 mm. U fasádního EPS polystyrenu se kladou vysoké nároky zejména na rozměrovou přesnost, aby byla možná pokládka bez mezer, a tedy bez vzniku tepelných mostů.
- Izolace střechy: Optimální tloušťka pěnového polystyrenu (EPS) pro střešní izolaci se podle požadavků normy ČSN 730540 pohybuje mezi 20 a 30 cm.
- Izolace podlahy: Pro podlahu je potřeba větší tloušťka polystyrenu, pro střechu je třeba zohlednit kombinaci tepelné izolace a zatížení.
Příklady produktů a jejich parametry:
V následující tabulce jsou uvedeny příklady různých typů polystyrenových desek s jejich základními parametry, které ilustrují rozmanitost a specifické vlastnosti produktů dostupných na trhu.
| Typ polystyrenu | Použití | Součinitel tepelné vodivosti (W/m.K) | Pevnost v tlaku (kPa) | Výhody |
|---|---|---|---|---|
| EPS 70F | Zateplení fasád (ETICS), rodinné domy | 0,039 | ≥ 70 | Osvědčený fasádní polystyren s výborným poměrem ceny a izolačních vlastností |
| EPS NEO 70F šedý | Zateplení fasád (ETICS), rodinné domy | 0,031 | ≥ 70 | Až o 20 % lepší tepelně-izolační vlastnosti než klasický bílý EPS |
| EPS 100 podlahový | Podlahy, základy, střechy, konstrukce s větším mechanickým zatížením | 0,037 | ≥ 100 | Vyšší pevnost oproti EPS 70F |
| EPS 100 NEO šedý podlahový | Podlahy, základy, střechy, konstrukce s vyšším zatížením | 0,031 | ≥ 100 | Až o 20 % lepší tepelně-izolační vlastnosti než klasický bílý EPS |
| EPS 150 podlahový | Podlahy, základové a průmyslové desky s vysokým zatížením | 0,035 | ≥ 150 | Výborná tepelná izolace, pevnost a nízká hmotnost |
| EPS SOKL 150 | Zateplení soklů, základů, spodních částí fasád a míst vystavených vlhkosti | N/A | ≥ 150 | Vyšší pevnost a odolnost proti vlhkosti oproti běžnému fasádnímu |
| EPS 150 NEO šedý podlahový | Podlahy, základy, střechy, konstrukce s vyšším zatížením | 0,030 | ≥ 150 | Až o 20 % lepší tepelně-izolační vlastnosti než klasický bílý EPS |
| EPS 200 podlahový | Podlahy, základy, střechy, konstrukce s vysokým zatížením | 0,034 | ≥ 200 | Vysoká pevnost pro náročné aplikace |
Práce s polystyrenem a příslušenství
Při práci s polystyrenem je důležité používat speciální lepidla, která jsou vhodná pro tento materiál. Lepidlo na polystyren je nejčastěji disperzní na bázi akrylátu nebo modifikovaného polyvinylacetátu. 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.
Existuje nespočet typů polystyrenových desek a vždy je potřeba vybrat takový, který je pro své vlastnosti vhodný ke konkrétnímu způsobu využití.
tags: #penovy #polystyren #rozmery #a #vlastnosti