Polyethylen a polystyren: Klíčové rozdíly a vlastnosti izolačních materiálů

Při výběru izolačních materiálů pro stavební projekty je klíčové porozumět rozdílům mezi dostupnými typy. Mezi nejčastěji používané polymery patří polyethylen (PE) a polystyren (PS), přičemž oba materiály mají specifické vlastnosti a aplikace.

Polyethylen (PE)

Polyethylen je semikrystalický plast, měkký a flexibilní. Jeho vlastnosti jsou závislé na způsobu polymerizace, která ovlivňuje molekulární hustotu, strukturu a krystalinitu. Rozlišujeme následující typy PE:

  • LDPE - nízké hustoty (0,915 - 0,935 g/cm³)
  • LLDPE - lineární nízké hustoty
  • mLLDPE - lineární nízké hustoty, vyráběný pomocí matallocenních katalyzátorů
  • HDPE - lineární vysoké hustoty (0,442 - 0,465 g/cm³)
  • HDHMWPE - vysokomolekulární PE
  • HDUHMWPE - ultravysokomolekulární PE

Všeobecně má PE nízkou nasákavost a velmi dobrou chemickou odolnost. Odolává kyselinám, louhům, alkoholům, benzínu (do 60°C) a všem organickým rozpouštědlům. Působením alifatických a aromatických uhlovodíků bobtná, povrchově aktivní látky však vyvolávají korozi za napětí. Dobrou odolnost proti korozi za napětí vykazuje LLDPE; u ostatních typů platí, že nízká hustota a nízký tavný index dává lepší odolnost proti korozi. PE má nízkou odolnost proti UV záření, proto je pro účely vyšší životnosti nutná UV stabilizace. Je dobře hořlavý a fyziologicky nezávadný, přičemž kopolymerizací lze jeho vlastnosti upravovat.

Polyethyleny - Kopolymery

Kopolymery PE rozšiřují spektrum jeho vlastností:

  • EVA - etylen - vinylacetát (s obsahem 9 - 40%): Jedná se o flexibilní polymer, jehož flexibilita, transparence a tažnost stoupá se vzrůstajícím obsahem VA. Je vhodný jako náhrada PVC.
  • IM - ionomery: Nejsou krystalinické, mají dobrou tažnost a transparenci v oblasti používání (-40 až 40°C). Jejich chemická odolnost je nižší než u běžných typů PE (nejsou například odolné proti oxidujícím kyselinám, alkoholům, acetonům a chlorovaným uhlovodíkům). Povětrnostní odolnost je slabší, ale odolnost proti korozi za napětí je velmi dobrá.

Polystyren (PS)

Polystyren patří mezi nejpoužívanější izolační materiály pro své tepelněizolační vlastnosti a cenovou dostupnost. Využívá se při zateplování fasád, střech, podlah, příček, soklů a dalších stavebních konstrukcí. Od svého vzniku v polovině 20. století prošel velkým vývojem a dnes na trhu narazíte na polystyreny vyráběné různými technologiemi a s rozličnými vlastnostmi.

Čtěte také: Jaký je rozdíl mezi barvami?

Typy polystyrenu a jejich vlastnosti

Standardní PS

Amorfní plast, čirý, tvrdý, křehký, s vysokým povrchovým leskem. Tepelná odolnost je nízká, krátkodobě odolává maximálně 90°C. Má velmi dobré izolační vlastnosti vzhledem ke své nízké navlhavosti. Chemická odolnost je nízká. Odolává louhům, neoxidujícím kyselinám, roztokům solí, neodolává esterům, aromatickým a chlorovaným uhlovodíkům. Benzín, chemické oleje a aromatické látky vyvolávají korozi za napětí. PS není vhodný pro venkovní aplikace a nepoužívá se pro plnění plnivy a ztužujícími přísadami.

Expandovaný polystyren (EPS) - pěnový polystyren

Nejpoužívanějším typem polystyrenu je expandovaný neboli pěnový polystyren. Za jeho vznik vděčíme především chemikovi a inženýrovi Fritzovi Stastnemu, který vynalezl způsob výroby pěnových polystyrenových kuliček už před rokem 1949. Pěnový EPS polystyren vzniká polymerací styrenu a vyrábí se 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. Vynikající tepelněizolační vlastnosti má díky svým buňkám, které obsahují vzduch. Výhodou je také snadná opracovatelnost, nízká hmotnost a cenová dostupnost. Mezi hlavní výhody patří výborný součinitel tepelné vodivosti lambda (šedý EPS), minimální hmotnost, dobré mechanické vlastnosti a jednoduché zpracování. EPS je z 98 % tvořen vzduchem, což se odráží v nízké uhlíkové stopě a menším dopadu na životní prostředí ve srovnání s minerální vlnou. Je v průměru 2x levnějším materiálem než minerální vlna, což se odráží na celkových nákladech stavebních projektů.

EPS se dělí na několik druhů, z nichž každý je určen pro jinou aplikaci:

  • Fasádní pěnové polystyreny (označení F): Používají se pro vnější kontaktní zateplovací systémy - ETICS. Na polystyrenové desky typu F jsou kladeny přísnější požadavky na přesnost rozměrů desek, aby byla možná pokládka bez mezer, a tedy bez vzniku tepelných mostů. Fasádní polystyren je dále vyráběn ve dvou variantách, a sice 70F a 100F, kde číslovka udává napětí v tlaku při 10° deformaci v kPa. Pro standardní izolaci fasády se obvykle používají polystyrenové desky o tloušťce 50-160 mm. Pro funkční zateplení fasády doporučujeme zvolit minimální sílu izolace 8 cm.
  • Šedý fasádní polystyren: Obsahuje nanočástice grafitu, které zlepšují izolační vlastnosti o cca 15-20 % oproti bílému polystyrenu. Součinitel tepelné vodivosti šedého polystyrenu je lambda = 0,031 - 0,032 W/(mK). Grafitový prášek vytvoří na povrchu polystyrenových kuliček membránu, která slouží jako tzv. tepelný štít. Tloušťku tepelné izolace obvodové stěny je potřeba spočítat tepelně technickým výpočtem. Nevýhodou šedého polystyrenu je jeho tmavá barva, která lépe absorbuje sluneční záření a dokáže se zahřát na vyšší teplotu. Při zateplování se doporučuje natáhnout na lešení stínící ochranné plachty, co nejrychleji fasádní desky přikotvit a nanést krycí a armovací vrstvu.
  • Polystyreny pro podlahy (dříve označení Z, dnes kvalitativně na úrovni desek S): Dnes se vyrábí podlahové polystyrenové desky, které jsou kvalitativně na úrovni desek označovaných S (stabilizované). Pro zateplení podlahy v novostavbách je nejběžněji používán bílý podlahový polystyren s označením EPS 100Z. Elastifikovaný pěnový polystyren s útlumem kročejového hluku nese označení Styrofloor.
  • Polystyreny pro střechy (označení S - stabilizovaný): Polystyren označený písmenem S je stabilizovaný, což znamená, že nemění své rozměry. Stabilizace se provádí uskladněním (odležením) po výrobě. Pro ploché střechy se zvolí správný typ střešního polystyrenu podle míry zatížení, např. EPS 70S, EPS 100S, EPS 150S nebo EPS 200S.
  • Perimetrické a soklové desky: Mají nízkou nasákavost a vysokou pevnost v tlaku, používají se k izolování základů, podezdívek nebo podlahových konstrukcí. Izolační desky Perimetr a Perimetr SD vynikají zvýšenou pevností, odolností proti průrazu a minimální nasákavostí.
  • Polystyren Baumit Open a Weber EPS-F Clima Rda a SD: Jsou paropropustné polystyreny s difuzními otvory pro odvod vodních par. Desky Baumit Open Reflect jsou na bázi šedého polystyrenu s bílým nátěrem pro lepší tepelně izolační vlastnosti a menší absorpci slunečního záření.

Při práci s polystyrenem je důležité používat speciální lepidla (disperzní na bázi akrylátu nebo modifikovaného polyvinylacetátu) a pro další upevnění hmoždinky nebo hřeby speciálně určené pro polystyren. Pro řezání se používá řezačka na polystyren.

Extrudovaný polystyren (XPS)

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. Díky těmto vlastnostem se využívá k izolování základů, podezdívek nebo podlahových konstrukcí. Jeho hlavní nevýhodou je malá odolnost vůči UV záření, proto se nepoužívá v místech, kde dochází ke kontaktu se slunečními paprsky. Používá se také jako tepelná izolace jednoplášťových střech s obráceným pořadím vrstev. XPS polystyren je oproti EPS polystyrenu tvrdý, přičemž si zachovává svou nízkou váhu. Je méně nasákavý, protože má uzavřenou strukturu a zároveň i více odolný v tlaku. XPS polystyren má i o něco lepší tepelně izolační vlastnosti než polystyren expandovaný.

Čtěte také: Volba správného kotle: uhlí vs. dřevo

Porovnání polystyrenu s jinými izolačními materiály

Polystyren (EPS) vs. Minerální vlna (MW)

Vnější tepelně izolační kompozitní systém (ETICS) zvyšuje energetickou účinnost obálky budovy, a je nejoblíbenější pro zateplování budov ve většině EU. Při porovnávání EPS a MW je důležité zvážit několik faktorů:

Vlastnost Expandovaný polystyren (EPS) Minerální vlna (MW)
Uhlíková stopa (GWP) 3x nižší než u MW 3x vyšší než u EPS
Dopad na životní prostředí Nižší Horší ve většině enviromentálních ukazatelů, výrobci MW patří mezi největší znečišťovatele ovzduší formaldehydem.
Cenová dostupnost V průměru 2x levnější Vyšší pořizovací cena
Emise prachu při instalaci Přibližně 40x nižší než MW Vyšší (36x při vybalování, 4,3x při nanášení lepidla, 1,7x při řezání, 23,9x při vrtání, 19,3x při stěrkování)
Manipulace Není třeba speciálních ochranných pomůcek, až 10x lehčí Nutné ochranné pomůcky (brýle, rukavice, respirátor), až 10x těžší
Odolnost vůči vlhkosti Dobrá Ztrácí tepelně izolační schopnosti (až o 50 %)
Mechanické vlastnosti Několikanásobně lepší (pevnost v tahu 100-150 kPa) Některé hodnoty až 10x horší (pevnost v tahu 10-15 kPa), ztráta mechanických vlastností při hydrotermálních cyklech
Recyklace odpadu Odpadní polystyren vyrobený před rokem 1988 nebo po roce 2015 je recyklovatelný. Polystyren s HBCDD (1988-2015) vyžaduje specifické nakládání. Odpadní izolace z minerálních vláken z demolic nebo dekonstrukcí obsahující jako pojivo fenolformaldehydovou pryskyřici se vozí na skládku. Pro tento druh odpadu není k dispozici žádná recyklační technologie.
Požární bezpečnost Systémy s EPS jsou bezpečné, třída reakce na oheň E, EPS neohrožuje toxicitou kouře více než MW. Třída reakce na oheň A1 nebo A2.
Dýchání stěn (paropropustnost) Vliv na prostup vodní páry zanedbatelný (max. 1 % vlhkosti prochází stěnou) Vliv na prostup vodní páry zanedbatelný (max. 1 % vlhkosti prochází stěnou)

Polystyren vs. PUR pěna a PIR desky

Velmi významným krokem v oblasti tepelné izolace staveb byl nástup PUR izolací, které mohou mít formu stříkané pěny nebo pevných desek. Oproti polystyrenu má PUR izolace lepší tepelně izolační vlastnosti a je tak možné ji aplikovat v tenčí vrstvě. V obou formách pak tato izolace slouží i jako akustická, protože skvěle pohlcuje zvuk. Navíc má PUR izolace velmi dobré protipožární vlastnosti, je nenasákavá a paropropustná, díky čemuž odolává tvorbě plísní.

Vylepšenou verzí PUR izolace jsou mladší izolační PIR desky, které mají při stejných tepelně izolačních vlastnostech užší profil. Kromě toho nabízí izolační PIR desky nízkou hmotnost, odolnost vůči ohni, vynikají i nízkou nasákavostí a vysokou pevností v tlaku. PIR desky jsou vhodné i pro alergiky, protože předchází vzniku plísní, nelákají hlodavce a jsou zdravotně zcela nezávadné.

Polystyren vs. Přírodní materiály (Celulóza, Dřevovlákna, Pěnové sklo)

  • Pěnové sklo: Recyklovaný materiál, mechanicky velmi odolný. Výborně odolává ohni, mrazu, vlhkosti, plísním a hnilobě. Nevýhodou je jeho pořizovací cena, která je až třikrát vyšší než u ostatních materiálů.
  • Dřevěná vlákna a celulóza: Přírodní materiály s dobrými izolačními a akustickými vlastnostmi. Jsou paropropustné a vhodné pro stěny a střechy, jež musí dýchat. Jedná se o recyklovaný materiál. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena, ale i skutečnost, že časem může tato izolace ztratit tvar i objem.

Výběr vhodného izolačního materiálu závisí na konkrétních požadavcích projektu, včetně rozpočtu, požadovaných tepelněizolačních vlastností, odolnosti vůči vlhkosti, mechanické odolnosti a vlivu na životní prostředí.

Čtěte také: WPC vs. WPC kaštan: Klíčové rozdíly

tags: #polyethylen #polystyren #rozdíly #vlastnosti

Oblíbené příspěvky: