Extrudovaný polystyren (XPS): Vlastnosti, použití a srovnání s EPS

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.

Charakteristika a výrobní proces XPS

Extrudovaný polystyren se vyrábí tzv. extruzí, tj. granule polystyrenového granulátu jsou dávkovány do násypky, roztaveny a těsně před výstupem z vytlačovací hubice extrudéru se do taveniny vhání nadouvací plyn CO2. Následně se materiál vytlačuje na pás výrobní linky, kde je po vychladnutí a ztvrdnutí formátován, včetně konečné úpravy hran desek. Touto technologií výroby se získá výrobek s homogenní strukturou s uzavřenými buňkami.

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. Výrobky z XPS mají velmi dobré hodnoty součinitele tepelné vodivosti (stejně jako má dnes vyráběný EPS), ale oproti EPS výrazně větší pevnost v tlaku a výrazně menší nasákavost. Jeho teplotní roztažnost je stejná jako u běžného EPS, ale trvalé tepelné namáhání je nižší (+75 °C). Extrudovaný polystyren má stupeň hořlavosti C1 a třídu reakce na oheň E.

Vlastnosti a výhody extrudovaného polystyrenu

• Homogenní struktura s uzavřenými buňkami: Zaručuje téměř nulovou nasákavost, což je klíčová vlastnost pro použití v konstrukcích exponovaných vodou.
• Vysoká pevnost v tlaku: Díky tomu je XPS vhodný do staticky zatěžovaných konstrukcí.
• Minimální nasákavost: 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.
• Dobré tepelně izolační vlastnosti: Součinitel tepelné vodivosti se pohybuje v intervalu 0,029 - 0,038 W/(m.K).
• Odolnost vůči vlhkosti: Dlouhodobá objemová nasákavost při úplném ponoření je nižší než 3 % (dle ČSN EN 12 087).

Použití extrudovaného polystyrenu

Tyto technické parametry XPS předurčují jeho použití v oblastech, kde je požadována vysoká odolnost vůči vlhkosti a tlaku. 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. Ve fasádách se tento materiál používá 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.

Čtěte také: Použití nehořlavé izolace v praxi

XPS je ideální pro:

• Obrácené střechy: Jedná se o střechy s opačným pořadím vrstev, kde je tepelná izolace umístěna nad hydroizolací. Sklon povlakové izolace (sklon střechy) by měl být min. 2 %. Vždy se doporučuje používat desky s polodrážkou. Stabilita střešního pláště obrácené střechy nebo DUO střechy je zajištěna násypem z kačírku frakce 16/32 v tl. min. 50 mm (výška a hmotnost kačírku se musí v konkrétních případech ověřit statickým výpočtem) nebo provozní vrstvou - například dlažbou na podložkách nebo dlažbou položenou do kačírku frakce 4/8 mm. Je nutné věnovat zvýšenou pozornost možnému tepelnému namáhání XPS při realizaci střech v létě. Například při pokládce tmavých nopových fólií (tvořících drenážní a hydroakumulační vrstvu vegetačního souvrství střešních zahrad) může snadno dojít k překročení teploty +75 °C a k trvalému poškození desek z XPS vysokou teplotou.
• DUO střechy a PLUS střechy: U rekonstrukcí klasických jednoplášťových střech se XPS používá jako dodatečná tepelná izolace, čímž se vytvoří tzv. DUO střecha (dodatečná izolace nad stávající hydroizolací) nebo PLUS střecha (dodatečná izolace na stávající hydroizolaci).
• Základy a suterény: Díky minimální nasákavosti je XPS ideální pro izolaci podzemních částí budov, soklů a pod plošné základy.
• Podlahy: Používá se do podlah s vysokým tlakovým namáháním a tam, kde je nutná odolnost vůči vlhkosti.
• Eliminace tepelných mostů: Pro svou vysokou pevnost v tlaku se využívá ke složitě řešitelným detailům, především k přerušení bodových tepelných mostů (např. práh u dveří, atd.) či kotvící tvarovky.

Obrácená střecha nemá být realizována na lehké nosné konstrukci s minimální akumulační schopností a s malou hodnotou tepelného odporu. Podchlazená voda - zejména v přechodných obdobích roku - by způsobila výrazné snížení vnitřní povrchové teploty lehké nosné konstrukce pod hodnotu rosného bodu, docházelo by ke kondenzaci vlhkosti, a tudíž k vzniku hygienických závad (plísní). Z výše uvedeného důvodu se při tepelně technickém výpočtu obrácené střechy musí uvažovat s korekcí hodnoty součinitele prostupu tepla U dle ČSN EN ISO 6946/A1.

V této souvislosti je třeba uvést, že desky z XPS by se neměly používat jako klasická tepelná izolace plochých střech pod povlakovou izolací, protože kvůli velké hranové pevnosti XPS může při jejich teplotní roztažnosti dojít ke tvarovým změnám, které mohou způsobit poškození povlakové izolace.

Srovnání s expandovaným polystyrenem (EPS)

Polystyren je v současné době jedním z nejpoužívanějších tepelně izolačních výrobků v plochých střechách, na fasádách a v podlahách. Hojně se využívá díky jeho výborné tepelně technické vlastnosti a pevnosti v tlaku. Oba druhy polystyrenu se vyrábějí v podstatě ze stejné vstupní suroviny, ale jinou technologií. Proto se liší nejen struktura jejich hmoty, ale i některé vlastnosti, a tudíž i možnosti jejich použití a zabudování do stavby. Již dávno není pěnový polystyren jen bílý a extrudovaný ten barevný. Některé speciální výrobky z pěnového polystyrenu jsou také barevné - například růžový PERIMETR, používaný především na tepelné izolace spodní stavby, a nově šedý GreyWall nebo NeoFloor na tepelnou izolaci stěn a podlah.

V plochých střechách se oba druhy polystyrenu používají jako tepelná izolace, ale zejména s ohledem na jejich mechanické vlastnosti a nasákavost mají odlišné uplatnění. Pěnový polystyren se používá v oblasti plochých střech jako tepelná izolace jednoplášťových plochých střech, zatímco extrudovaný polystyren jako tepelná izolace tzv. obrácených nebo DUO střech.

Čtěte také: Vše o extrudovaném polystyrenu

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. Mezi hlavní výhody patří výborný součinitel tepelné vodivosti lambda (šedý EPS), minimální hmotnost, dobré mechanické vlastnosti, jednoduché zpracování a cenová dostupnost.

Pěnový polystyren (EPS) je už desítky let stálicí mezi izolačními materiály, a to díky unikátní kombinaci vlastností - zejména výborným mechanickým vlastnostem (pevnost v tlaku, tahu a smyku) s nízkou hmotností, výborným izolačním schopnostem (zejména šedé typy), odolností proti vlhkosti a v neposlední řadě i díky příznivé ceně, kdy navíc je ještě velmi příjemný a jednoduchý na zpracování. EPS se vyrábí z perlí, které se působením syté vodní páry zvětší až padesátinásobně. Vzniklé pěnové kuličky se následně svaří do bloků a řežou na desky.

Čerstvě vyrobený pěnový expandovaný polystyren se vykazuje smršťováním, proto po jeho výrobě dochází k procesu stabilizace neboli odležení. Po uplynutí této doby se může polystyren použít ve stavbě a jeho objemové změny jsou již zanedbatelné. Stabilizovaný pěnový polystyren používaný v plochých střechách se označuje názvem „Stabil“. Vlastní pěnový polystyren se vyrábí v několika tzv. typech podle pevnosti v tlaku (v kPa) při 10% stlačení. Výrobky z pěnového polystyrenu se zpravidla označují značkou EPS (= expandovaný polystyren) a číslem, jež udává hodnotu pevnosti v tlaku při 10% stlačení v kPa. Běžně se vyrábí pěnový polystyren pod označením EPS 50 až EPS 200.

Pěnový polystyren je dnes samozhášivý, má stupeň hořlavosti C1 a třídu reakce na oheň E. Jeho tepelně technické vlastnosti jsou velmi dobré a můžeme s jistotou říci, že dnes vyráběné typy pěnového polystyrenu mají výrazně lepší hodnoty součinitele tepelné vodivosti (λ), než tomu bylo v minulosti. Hodnota součinitele tepelné vodivosti EPS je ovšem závislá na typu EPS - například pro EPS 100 S Stabil se dnes uvádí hodnota λ = 0,038 W/m2K, což je hodnota totožná s hodnotou udávanou pro extrudovaný polystyren, pro EPS 200 S Stabil je hodnota součinitele tepelné vodivosti ještě nižší. Nové výrobky z pěnového polystyrenu řady NeoFloor a GreyWall, vyráběné firmou RIGIPS, s. r. o., jsou toho důkazem.

Pěnový polystyren na ploché střechy (například EPS 100 S Stabil) je stabilizovaný stejně jako polystyren na fasádu (například EPS 100 F Fasádní). Nicméně, fasádní polystyren smí mít plošné rozměry max. 1000 x 500 mm. Z toho vyplývá, že na fasádní pěnový polystyren jsou obecně kladeny větší požadavky na rozměrovou přesnost než na pěnový polystyren na ploché střechy, to se také odráží v pořizovací ceně fasádního pěnového polystyrenu.

Čtěte také: Použití extrudovaného polystyrenu ve dveřních výplních

Je třeba poukázat i na další fyzikální vlastnost EPS, kterou je tepelná roztažnost EPS. Koeficient tepelné roztažnosti EPS má hodnotu 5.10-5 až 7.10-5 m/K. Znamená to, že například při rozdílu teplot 70 °C dochází k prodloužení (nebo zkrácení) desky dlouhé 1 m až o 5 mm. Samozřejmě, že záleží také na teplotě, při níž byly desky z EPS na střeše položeny. Proto by se při provedení tepelné izolace plochých střech neměly používat desky dlouhé například 2 m, jejichž tepelná roztažnost je oproti metrovým deskám dvojnásobná. I z těchto důvodů by se měly desky z EPS v plochých střechách vždy uchytit k podkladu lepením nebo přikotvením. Na plochých střechách se také 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.

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. Desky EPS se pokládají vždy „na vazbu“, ne na střih. S ohledem na tepelnou roztažnost EPS by se nikdy neměly používat velkorozměrové desky 1 x 2 m nebo dokonce 1 x 2,5 m, ale desky max. 1 x 1 m. U jednovrstvých tepelných izolací se doporučuje používat desky s polodrážkou, které snižují vliv tepelných mostů.

Oba druhy polystyrenu se výborně uplatňují jak u nových plochých střech, tak u jejich rekonstrukcí. Výrobky z pěnového polystyrenu (EPS) se používají zásadně jako tepelná izolace klasických jednoplášťových plochých střech a u rekonstrukcí těchto střech jako jejich dodatečná tepelná izolace - vytvoří se tzv. PLUS střecha. Výrobky z extrudovaného polystyrenu (XPS) se používají jako tepelná izolace obrácených střech (střech s opačným pořadím vrstev) a u rekonstrukcí klasických jednoplášťových střech jako jejich dodatečná tepelná izolace - vytvoří se tzv. DUO střecha.

Porovnání klíčových vlastností EPS a XPS

Následující tabulka shrnuje hlavní rozdíly mezi expandovaným a extrudovaným polystyrenem:

Výrobci extrudovaného polystyrenu

Mezi nejvýznamější české výrobce a dodavatele extrudovaného polystyrenu XPS patří Synthos s produktem shodné značky, společnost Ursa, která vyrábí extrudovaný polystyren stejné značky, a také společnost Bachl. Značku XPS Austrotherm zastupuje v ČR společnost Baumit, značka Fibran Eco patří společnosti Penopol. Výhradním dodavatelem německého XPS Styrodur od společnosti BASF je Isover.

tags: #extrudovany #polystyren #podle #objemova #hmotnost #vlastnosti

Oblíbené příspěvky:

• vlastnosti a použití Isover DOMO a DOMO PLUS
• Jak formátovat plastové materiály
• Přehled rozměrů a využití keramické dlažby imitující dřevo
• Průvodce výběrem smrkových palubek 42x146
• vývoj a historie americké armády