Komplexní průvodce vlastnostmi a využitím polystyrenu

Polystyren je jedním z nejpoužívanějších izolačních materiálů. Důvod je zřejmý - na jednu stranu vyniká svými tepelněizolačními vlastnostmi, na stranu druhou je cenově dostupný. Využívá se při zateplování nejen fasád, ale také střech, podlah, příček, soklů a dalších stavebních konstrukcí. Ve stavebnictví se polystyren úspěšně používá desítky let a od svého vzniku v polovině 20. století prošel velkým vývojem. Dnes na trhu narazíte na polystyreny vyráběné různými technologiemi a s rozličnými vlastnostmi.

Co je polystyren a jak se vyrábí?

Polystyren (zkráceně PS) je syntetický plast (polymer) získaný polymerací styrenu. Jedná se o proces, při kterém se molekuly styrenu spojují do dlouhých řetězců za vzniku pevného materiálu. Polystyrén je díky své charakteristické struktuře tuhý, lehký a průhledný. Pěnový polystyren (EPS) je organický materiál ze skupiny pěnových plastů. Pěnový polystyren se rozpíná působením vodní páry a nadouvacího činidla.

Historie polystyrenu

Za jeho vznik vděčíme především chemikovi a inženýrovi Fritzovi Stastnemu, který vynalezl způsob výroby pěnových polystyrenových kuliček už před rokem 1949. Pěnový polystyren byl objeven náhodou v roce 1949 brněnským rodákem Fritzem Stastnym, který tehdy pracoval ve vývoji firmy BASF. Historie polystyrenu je úzce spjata s Polskem, přesněji s vynikajícím polským chemikem Kazimierzem Smoleńským. Vděčíme mu za vývoj efektivních metod výroby styrenu i polystyrenu. Za posledních 70 let si izolační desky z pěnového polystyrenu získaly pevné místo na stavbách.

Typy polystyrenu a jejich vlastnosti

Dnes výrobci nabízí řadu typů polystyrenu, které mají zlepšené vlastnosti nebo speciální úpravy. Nejpoužívanějším typem polystyrenu je expandovaný neboli pěnový polystyren. Druhou používanou technologií výroby polystyrenu je extruze.

Expandovaný polystyren (EPS)

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. Vynikající tepelněizolační vlastnosti má díky svým buňkám, které obsahují vzduch. 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.

Čtěte také: Vše o chytré izolaci

Mezi hlavní výhody EPS patří:

• Výborný součinitel tepelné vodivosti lambda (zejména u šedého EPS).
• Minimální hmotnost.
• Dobré mechanické vlastnosti (pevnost v tlaku, tahu a smyku).
• Jednoduché zpracování.
• Cenová dostupnost.
• Odolnost proti vlhkosti.
• EPS patří mezi středně paropropustné materiály, což je výhodné zejména pro nevětrané konstrukce.

Druhy EPS podle použití

• Fasádní polystyren: Polystyrenové desky na fasády se označují písmenem F a vyrábí se v různých tloušťkách. 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. Všem asi nejznámější fasádní polystyren je ten s označením EPS 70F. U českých výrobců má součinitel tepelné vodivosti 0,039 W/mK. Fasádní polystyren EPS 70F je vhodný pro zateplení novostaveb, rekonstrukcí, bytových a panelových domů. Pro funkční zateplení fasády doporučujeme zvolit minimální sílu izolace 8 cm.
• Šedý fasádní polystyren: Šedý (nebo grafitový) EPS je novou generací stavebního izolačního materiálu. Výrazně lepších izolačních vlastností dosahuje přidáním infračerveného absorbéru (např. částic grafitu) do základní matrice pěnového polystyrenu. Ten má díky obsahu grafitu o 20% lepší tepelně izolační vlastnosti než bílý EPS 70F. Jeho součinitel tepelné vodivosti je 0,032 W/mK a právem je považován za nejúčinnější fasádní polystyren. Má ovšem téměř dvojnásobnou teplotní roztažnost oproti EPS 70F, a proto je důležité při zateplování natáhnout na lešení stínící ochranné plachty a co nejrychleji fasádní desky přikotvit a nanést krycí a armovací vrstvu.
• Paropropustné polystyreny: Například Polystyren Baumit Open s kruhovými otvory pro odvod vodních par. Fasádní desky Baumit Open Reflect jsou na bázi šedého polystyrenu s bílým nátěrem na lícové straně desky a mají o 20% lepší tepelně izolační vlastnosti. Mezi paropropustné polystyreny se řadí i fasádní polystyren Weber EPS-F Clima Rda a SD, který dostal přezdívku "Dalmatin polystyren".
• Podlahový polystyren: Pro zateplení podlahy v novostavbách je nejběžněji používán bílý podlahový polystyren s označením EPS 100Z. Stále oblíbenější je šedý podlahový polystyren Styrotherm PLUS 100 s lambdou 0,031 W/mK. Dále se sem řadí speciální izolace z elastifikovaného pěnového polystyrenu s útlumem kročejového hluku s označením Styrofloor (T4 a T5).
• Stropní polystyren: Pro zateplení stropu z obytné části kontaktním způsobem postačí klasický EPS 70 s koncovým označením Z, S nebo F. Pokud zateplujete strop ze shora, doporučujeme použít stropní polystyren s vyšší gramáží např.: EPS 100S nebo Z. V extrémních případech se používá šedý polystyren Styrotherm PLUS 100.
• Střešní polystyren: Používá se především do plochých střech. Podle míry zatížení se zvolí správný typ s označením EPS 70S až EPS 200S. Dodává se v tloušťkách od 10 do 300 mm s možností vyrobení spádových klínů.
• Perimetrické a soklové desky: Izolační desky Perimetr a Perimetr SD patří mezi speciální výrobky z EPS, tvarovaných vypěňováním přímo do speciálních forem. Vynikají zvýšenou pevností, odolností proti průrazu a minimální nasákavostí. Používají se pro tepelnou izolaci spodních staveb, soklových částí, podlah, stěn bazénů aj. Soklový polystyren Perimetr SD doporučujeme použít na zateplení soklu v min. síle 8cm.

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.

Extrudovaný polystyren (XPS)

Na výrobu extrudovaného polystyrenu (XPS) se používá podobná surovina jako na EPS, rozdíl je ale v systému vypěňování. Na rozdíl od EPS se XPS vyrábí extruzí (vytlačováním) taveniny polystyrenu za současného sycení vzpěňovadlem. Extrudovaný polystyren 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. Ve fasádách se tento materiál používá pro izolaci soklu, hlubokých podzemních stěn, izolaci překladů a tepelných můstků. Jeho hlavní nevýhodou je malá odolnost vůči UV záření. Z toho důvodu se nepoužívá v místech, kde dochází ke kontaktu se slunečními paprsky. Extrudovaný polystyren má zpravidla stejnou použitelnost jako Perimetr, navíc o malé procento menší nasákavost. 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.

Standardní polystyren (GPPS) a houževnatý polystyren (HIPS)

• 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.

Fyzikální a chemické vlastnosti polystyrenu

Nyní je čas zaměřit se na specifické vlastnosti polystyrenu, které se promítají do široké škály aplikací tohoto materiálu. Za pozornost stojí také vysoká tuhost a rozměrová stálost.

Tepelněizolační vlastnosti

Jedním z měřítek pro kvalitu polystyrenu je parametr tepelné vodivosti (lambda). Čím nižší hodnota W/mK, tím má polystyren lepší tepelně izolační vlastnosti. Ze součinitele tepelné vodivosti se pro dané tloušťky odvozují ostatní hodnoty jako tepelný odpor R nebo součinitel prostupu tepla U. Hodnota součinitele tepelné vodivosti EPS je závislá na typu EPS - například pro EPS 100 S Stabil se dnes uvádí hodnota λ = 0,038 W/(m.K), což je hodnota téměř totožná s hodnotou udávanou pro extrudovaný polystyren. Pro EPS 200 S Stabil je hodnota součinitele tepelné vodivosti ještě nižší. Součinitel tepelné vodivosti 0,034 W/mK pro izolační desky Perimetr a Perimetr SD.

Čtěte také: Jak správně lepit polystyren

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. Nasákavost při dlouhodobém ponoření nepřesahuje 5 %.

Mechanické vlastnosti

Důležitou vlastností EPS je velmi nízká hustota (objemová hmotnost) pohybující se v rozmezí 11 až 35 kg/m3, kdy nejčastěji bývá 18 kg/m3. Tato hodnota je důležitá pro různé výpočty a odhady, např. u přepravních nákladů. Přípustné zatížení tepelné izolace v tlaku je možné informativně uvažovat hodnotou 10 % z hodnoty pevnosti při 10% stlačení.

Tabulka níže uvádí přehled vlastností vybraných typů polystyrenu. *Pro vlastní použití konkrétních výrobků je nutné vždy vyhodnotit jejich skutečné technické parametry udávané jejich výrobcem. **Skutečnou hodnotu dlouhodobého přípustného zatížení konkrétních výrobků v tlaku je nutno konzultovat s jejich výrobcem (například firma Rigips uvádí pro EPS 100 hodnotu až 2 t/m2).

Rozměrová stálost a tepelná roztažnost

Polystyren má koeficient lineární tepelné roztažnosti EPS 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, jejichž tepelná roztažnost je oproti metrovým deskám dvojnásobná. I z těchto důvodů by měly být desky z EPS v plochých střechách vždy uchyceny k podkladu lepením nebo přikotvením.

Odolnost vůči vlhkosti

XPS je na rozdíl od pěnového polystyrenu velmi odolný vůči vlhkosti. Perimetrické a soklové desky mají nízkou nasákavost. V praxi nasákavost polystyrenových desek při dlouhodobém ponoření nepřesahuje 5 %.

Čtěte také: Tipy pro efektivní řezání polystyrenu a spádování

Odolnost vůči UV záření a chemikáliím

Hlavní nevýhodou XPS je malá odolnost vůči UV záření. Z toho důvodu se nepoužívá v místech, kde dochází ke kontaktu se slunečními paprsky. Standardní polystyren (GPPS) vykazuje dobrou odolnost vůči mnoha rozpouštědlům. EPS je odolný vůči vodě, vodným roztokům solí, zásadám, zředěným kyselinám, uhličitanům, alkoholům, asfaltům, silikonům. EPS není odolný vůči organickým rozpouštědlům, esterům, ketonům, benzínu, naftě a některým ropným produktům.

Hořlavost

Pěnový polystyren se dnes používá výhradně v samozhášivé verzi, a je zařazen do stupně hořlavosti C1 - těžce hořlavé. EPS se vždy používá pod ochrannými krycími vrstvami.

Ekologické vlastnosti

Polystyren nehnije, neplesniví a netrouchniví. Není potravou pro hlodavce a hmyz. Díky vysoké efektivitě výroby je navíc výrazně ekologickým a ekonomickým řešením.

Využití polystyrenu

Polystyren je extrémně univerzální materiál, díky kterému je použitelný v různých oborech a průmyslových odvětvích.

• Zateplování staveb: Nejpoužívanější izolační materiál pro fasády, střechy, podlahy, stropy a sokly.
• Sendvičové zdivo: EPS se používá u sendvičového zdiva, např. s odklady z cihel KLINKER.
• Izolace spodní stavby: XPS se využívá k izolování základů, podezdívek nebo podlahových konstrukcí. Perimetrické a soklové desky z EPS se používají pro tepelnou izolaci spodních staveb, soklové části, podlah, stěn bazénů aj.
• Obalový průmysl: Polystyren je ceněný v obalovém průmyslu, kde bývá součástí obalů křehkých předmětů jako tzv. ochranný obal tlumící nárazy při manipulaci a dopravě. Výroba obalů z EPS probíhá stejným způsobem, liší se pouze tvarem forem. 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.
• Výroba výrobků pro domácnost: 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.
• Zdravotnické a laboratorní účely: Z GPPS se vyrábí zkumavky, pipety, Petriho misky apod.

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.

Recyklace polystyrenu

Polystyren je rozšířeným plastovým materiálem s celou řadou forem a možností využití. Jelikož se polystyren 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.

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.

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. EPS pro regranulaci musí být maximálně čistý, a to z důvodu citlivosti recyklační technologie zejména na přítomnost stavebních hmot.
• Výroba EPS drtě: Je v ČR poměrně rozšířená 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.

tags: #vlastnosti #polystyrenu

Oblíbené příspěvky:

• stylování rolovací lišty v CSS
• Parametry OSB desek
• Přečtěte si o klíčové roli plechového oplechování střechy
• výhody provětrávaných fasád pro úsporné bydlení
• technologické postupy montáže sádrokartonu