Pevnost v tlaku polystyrenu: Klíčová vlastnost pro stavební aplikace

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), odolnosti proti vlhkosti a v neposlední řadě i díky příznivé ceně, kdy navíc je ještě velmi příjemný a jednoduchý na zpracování. Polystyren patří mezi nejpoužívanější izolační materiály. 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.

Historie a výroba polystyrenu

Málokdo ví, že pěnový polystyren je tak trochu českého původu. Vynalezl jej v Německu Fritz Stastny, brněnský rodák a vývojový pracovník firmy BASF, v roce 1949. Stejně jako spousta jiných výborných věcí (např. Viagra, dynamit, pneumatiky, airbag, fotografie, mikrovlnná trouba apod.) byl vynalezen náhodou. Pan Stastny v laboratoři zkoumal houževnaté plasty a připravoval a testoval stále nové a nové směsi. Unavený po celodenní práci večer odložil jednu sadu ze směsí, které přechovával v plechových krabičkách od krémů na boty, do ještě nevychladlé trouby a odešel spát. Ráno mu div oči nevypadly z důlků - horní víčko jedné plechové krabičky se nacházelo na patnáct centimetrů vysokém sloupu z jakési nové, lehké, tajemné pěnové hmoty. Pěnový polystyren byl na světě.

Základní surovinou je zpěňovatelný polystyren ve formě perlí, obsahujících 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. 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. 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.

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.

Typy polystyrenu a jejich vlastnosti

Dnes na trhu narazíte na polystyreny vyráběné různými technologiemi a s rozličnými vlastnostmi. Nejpoužívanějším typem polystyrenu je expandovaný neboli pěnový polystyren (EPS). Jeho vynikající tepelněizolační vlastnosti má díky svým buňkám, které obsahují vzduch. Výhodou je také snadná opracovatelnost, nízká hmotnost a cenová dostupnost.

Čtěte také: Vlastnosti polystyrenu pro OSB

Druhou používanou technologií výroby polystyrenu je extruze. Extrudovaný polystyren (XPS) se vyrábí 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. Jeho hlavní nevýhodou je malá odolnost vůči UV záření. Z toho důvodu se nepoužívá v místech, kde dochází ke kontaktu se slunečními paprsky.

Pevnost v tlaku u EPS

Svojí pevností v tlaku, v tahu a ve smyku při minimální hmotnosti patří EPS k nejvýkonnějším materiálům. 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 tlaku je udávána v kilopascalech (kPa) při desetiprocentním stlačení. U některých typů, například EPS 100 S, se uvádí i pevnost při dvouprocentním stlačení, která činí 20 kPa, což představuje deformaci desky 2 mm při zatížení 2 t na 1 m².

Polystyren EPS 80 obvykle odolá tlaku až 2,4 tuny na metr čtvereční. Polystyren EPS 100 se vyznačuje vyšší odolností vůči stlačení a mechanickému poškození. Pokud plánujete zateplovat standardní obytný prostor, který nebude vystaven velkému zatížení, bude pevnost EPS 80 dostatečná. V případě vrstvy silnější než 20 cm, nebo velmi těžkého zatížení (parkoviště, garáže), je nutné zvolit EPS 150 nebo i EPS 200.

Lambda λD = 0,037 W·m-1·K-1. Stabilizované desky pro tepelné izolace konstrukcí s běžnými požadavky na zatížení, např. ploché střechy, podlahy apod. Trvalá zatížitelnost v tlaku max. 2 000 kg/m2 při def. 2 % s možností lineární interpolace pro zatížení menší.

Čtěte také: Jak na OSB podlahu

Pevnost v tlaku u XPS

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. 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, neboli střechu s opačným pořadím vrstev.

Využití polystyrenu ve stavebnictví

EPS zůstává i nadále spolehlivým, univerzálním materiálem ve všech oblastech moderní výstavby. Díky vysoké efektivitě výroby je navíc výrazně ekologickým a ekonomickým řešením.

Fasádní izolace

• Standardní kontaktní zateplení: Kombinace EPS a minerální izolace. Ideální řešení nabízí sendvičové desky Isover Twinner (EPS + MW), které je možno aplikovat i bez požárních pruhů, tj. zvyšují požární bezpečnost.
• Difuzně otevřené systémy: EPS s mikroperforací (OPEN, CLIMA) zajišťuje lepší propustnost vodních par a „dýchání“ fasády.
• Fasádní pěnové polystyreny se používají pro vnější kontaktní zateplovací systémy - ETICS. 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.

Podlahové izolace

• Izolační desky Isover EPS 100 jsou určeny pro všeobecné použití, zejména pro tepelné izolace s běžnými požadavky na zatížení tlakem, jako například podlahy, ploché střechy apod.
• Pokud hledáte podlahovou krytinu z polystyrenu, je EPS 100 dobrou volbou.
• Bloky elastifikovaného polystyrenu jsou rozřezány na desky používané hlavně do plovoucích podlah pro snížení kročejového zvuku.

Střešní izolace

• Standardní zateplení: K dispozici jsou i spádové klíny pro vytvoření spádu pro lepší odvodnění.
• Polystyreny vyráběné extruzí se využívají také jako tepelná izolace jednoplášťových střech s obráceným pořadím vrstev.
• Výrobky, které jsou určené pro ploché střechy, uvádějí jednotliví výrobci pod svými obchodními názvy.

Další aplikace

• Technologie výstavby silničních a železničních zemních těles, po kterých se prohánějí např. vlaky TGV ve Francii.
• Jemná buněčná struktura ale nevytváří přirozenou zábranu proti hlodavcům a hmyzu, kteří nechráněný polystyren příležitostně poškozují, ačkoliv je pro ně nestravitelný.
• Pěnový polystyren lze kombinovat téměř se všemi běžnými stavebními materiály, jako je sádra, dřevo, cement, beton nebo asfalt.

Srovnání EPS 80 a EPS 100

Při porovnávání polystyrenu EPS 100 a EPS 80 je důležité zaměřit se také na základní parametry, jako je pevnost v tlaku, lambda a hustota.

Jak vidíte, rozdíly mezi EPS 100 a EPS 80 nejsou příliš významné, ale v některých aplikacích může být jeden typ vhodnější než druhý. Při výběru polystyrenu nezapomeňte věnovat pozornost také datu výroby. Čerstvost je klíčová a přímo ovlivňuje izolační vlastnosti výrobku. Kvalitní polystyren EPS 80 by měl mít odpovídající hustotu.

Ekologické aspekty a požární bezpečnost

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. Analýza životního cyklu (LCA), která zohledňuje veškeré energetické nároky na výrobu izolantu, prokázala, že pěnový polystyren je svojí spotřebou 540 MJ/m3 pro materiál pevnosti v tlaku min. 100 kPa produktem s nízkými nároky na primární energetické nároky ve výrobě. Isover odebírá čistý expandovaný polystyren, který vrací do výrobního závodu, kde ho zpracuje a následně použije pro další výrobu EPS.

Čtěte také: Izolace a nosiče van z polystyrenu

V poslední době byla velká pozornost věnována otázce požární bezpečnosti konstrukcí s EPS. Oproti dříve dodávaným materiálům (stupeň hořlavosti C2 nebo C3) se dnes ve stavebnictví používají pouze samozhášivé materiály se stupněm hořlavosti C1. EPS stejně jako řada vynikajících materiálů organického původu (např. dřevo nebo asfalt) 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. Tyto požadavky jsou zakotveny také v nové evropské požární normě ČSN EN 13 501-1, Klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb - Část 1: Klasifikace podle výsledků zkoušek reakce na oheň. Moderní skladby konstrukcí s EPS umožňují použití také v požárně exponovaných místech.

tags: #polystyren #pevnost #v #tlaku

Oblíbené příspěvky:

• silikonová omítka Baumit SilikonTop
• Průvodce taktickou výstrojí
• Dřevěné hračky pro dívky: Recenze
• Izolace rozvodů pro úsporu energie
• moderní řešení pro vaši střechu