XPS produkowany jest ze styrenu (fenyloetenu) - niskocząsteczkowego (monomerycznego) węglowodoru nienasyconego, który powstaje z etylobenzenu w wyniku reakcji chemicznej i posiada dobre właściwości polimeryzacyjne, czyli zdolność do tworzenia dużych cząsteczek. Już w pierwszej połowie XIX wieku chemicy zaobserwowali, że pierwotnie ciekły styren gęstniał po dłuższym okresie użytkowania i opisali ten proces jako proces polimeryzacji. Powstały materiał nazwali przez nich styropianem.
Rys historyczny: polistyren jako produkt przemysłowy
W latach dwudziestych niemiecki chemik Herrmann Staudinger - twórca chemii makromolekularnej i laureat Nagrody Nobla - dostarczył fundamentalnej wiedzy na temat powstawania i budowy polimerów, co stworzyło przesłanki do przemysłowej produkcji tych substancji. Polistyren jest produkowany przemysłowo w zakładzie IG Farben w Ludwigshafen od 1931 roku. Produkcja sztywnych pianek wykonanych z polistyrenu („Styropoam”) rozpoczęła się w 1949 roku. Firma BASF posiada na to niemiecki patent od 1950 roku, podczas gdy w USA grupa Dow Chemical opracowała również opatentowany rozwój równoległy. Dziś polistyren jest jednym ze standardowych tworzyw sztucznych, pod względem produkcji plasuje się na czwartym miejscu po polietylenie, polipropylenie i PCV. Styropianu ma wiele zastosowań - służy np. Do pakowania,jako materiał izolacyjny i do izolacji termicznej.
XPS i EPS: polistyren w izolacji termicznej
Dwa materiały izolacyjne XPS i styropian / EPS są ze sobą ściśle powiązane. Oba materiały są wykonane z polistyrenu ekstrudowalnego i są dostępne na rynku jako tzw. Sztywne pianki. XPS produkowany jest metodą ekstruzji, natomiast do produkcji styropianu granulki polistyrenu są spieniane, a następnie zgrzewane w procesie termicznym.
Identyczne właściwości termoizolacyjne, różna konsystencja
XPS i styropian / styropian mają prawie identyczne właściwości termoizolacyjne, ale inne właściwości materiału są inne. Płyty izolacyjne XPS posiadają jednorodną strukturę o bardzo zamkniętej strukturze porów, co między innymi wpływa na solidność i odporność na wilgoć tego materiału izolacyjnego. W przeciwieństwie do XPS, EPS jest również stosowany jako materiał elastyczny - na przykład w postaci arkuszy rolowanych i laminowanych - lub jako izolacja masowa. XPS ma wyższą stabilność nacisku i większą odporność na wilgoć niż EPS.
XPS jako materiał termoizolacyjny: doskonała izolacja termiczna, wysoka nośność, elastyczne zastosowanie
XPS, podobnie jak EPS i PUR / PIR, jest obecnie uznanym syntetycznym materiałem termoizolacyjnym. Jego udział w rynku wynosi około 6%. Materiał jest odporny na wilgoć, nacisk i ogólnie mocny. Jednak jest stosowany głównie tam, gdzie izolacja termiczna budynku musi wytrzymać większe obciążenia. Klasyczne obszary zastosowań to na przykład izolacja dachów płaskich i izolacja obwodowa. Ze względu na stosunkowo niską cenę XPS umożliwia ekonomiczną izolację termiczną.
Tabela 1: Przegląd właściwości XPS
| Przewodność cieplna | 0,035 - 0,045 W / mK |
|---|---|
| Klasa materiału budowlanego | Stare: B1, B2 (trudno lub normalnie palne), nowe: E (normalnie palne bez ochrony przed ogniem) |
| minimalna grubość izolacji zgodnie z EnEV 2014 | 14 cm |
| Gęstość nasypowa | 25 - 45 kg / m3 |
| Cena za m2 | 18-30 EUR |
Jakie substancje znajdują się w XPS?
Surowce do XPS to ropa naftowa lub gaz ziemny. Polistyren jest z nich wytwarzany w kilku etapach. Elementy izolacyjne XPS składają się w 98% z powietrza i tylko w 2% ze styropianu. Do masy wytłaczanej dodaje się także propelenty (CO2, etanol) i środki zmniejszające palność (heksabromocyklododekan, HBCD). Starsza izolacja XPS może również zawierać fluorowęglowodory (CFC) jako propelenty, ale ich stosowanie jest obecnie zasadniczo zabronione przez prawo UE.
Jak powstaje XPS?
Do produkcji XPS ekstrudowalny granulat polistyrenowy jest spieniany w wytłaczarce, przeciskany przez matrycę szczelinową i formowany w sztywne, twarde arkusze. Wytłaczanie tworzy gładką piankową powłokę na powierzchni paneli, która pozostaje na niej lub jest usuwana mechanicznie w celu uzyskania lepszej przyczepności - na przykład do tynku lub zaprawy (7,79 € w Amazon *). Oprócz gładkich płyt izolacyjnych produkowane są również płyty XPS z rowkami lub innymi specjalnymi wytłoczeniami powierzchni. Wytłaczanie tworzy dużą liczbę małych, zamkniętych komórek w elementach izolacyjnych, co zapewnia niską przewodność cieplną, niewrażliwość na wilgoć oraz ogólną wytrzymałość tego materiału izolacyjnego.
W jaki sposób elementy izolacyjne XPS wchodzą na rynek?
XPS jest dostępny na rynku tylko w postaci arkuszy. Dostępne w handlu płyty izolacyjne XPS mają grubość od 20 do 200 mm. Oferowane są ze zróżnicowanymi właściwościami obciążenia. Cena XPS waha się od 18 do 30 euro za m2. Koszty izolacji termicznej za pomocą XPS są nieco wyższe niż w przypadku izolacji z wełny mineralnej (wełna mineralna i szklana) lub styropianu, które kosztują od 10 do 20 lub od 5 do 20 euro za m2.
Pojedyncze panele, kompozytowe materiały budowlane, ETICS
Oprócz pojedynczych paneli produkowane są również różne ETICS na bazie XPS. XPS stosuje się tutaj przede wszystkim w postaci kompozytowych materiałów budowlanych w celu połączenia wysokiej izolacyjności termicznej tego materiału izolacyjnego z lepszymi właściwościami ochrony akustycznej i cieplnej oraz właściwościami przeciwpożarowymi innych materiałów. Oprócz rozwiązań systemowych, materiały kompozytowe na bazie XPS dostępne są również w postaci pojedynczych elementów, w których tzw. Płyty warstwowe z rdzeniem XPS są obustronnie powlekane innym materiałem.
Producent płyt izolacyjnych XPS
Płyty izolacyjne XPS są produkowane przez wielu producentów materiałów budowlanych, znane firmy to m.in. BASF („Styrodur”), Austrotherm, Dow Chemical i Ursa. ETICS na bazie XPS również pochodzą od nich, ale także od wielu innych producentów.
Jakie są fizyczne właściwości XPS?
Współczesne materiały izolacyjne mają przewodność cieplną (? - Lambda) poniżej 1 W / mK (wat na metr x kelwin). W przypadku XPS ta wartość mieści się w zakresie 0,035 - 0,045 W / mK - polistyren ekstrudowany ma zatem tylko niskie przewodnictwo cieplne, a zatem doskonałe właściwości izolacyjne. Poza tym izolacyjność termiczna XPS, EPS i wełny mineralnej jest w dużej mierze identyczna. Spośród dostępnych w handlu materiałów izolacyjnych o przewodności cieplnej między 0,02 a 0,025 W / mK tylko PUR / PIR jest znacznie mocniejszy. Podobnie jak w przypadku innych syntetycznych materiałów izolacyjnych EPS i PUR / PIR, doskonałe właściwości izolacyjne XPS wynikają z zamkniętej struktury komórkowej, co oznacza, że materiały te mają wysoki opór cieplny nawet przy niewielkich grubościach.
Niskie właściwości izolacji cieplnej i akustycznej
XPS ma tylko ograniczone właściwości izolacji cieplnej i akustycznej, które można zoptymalizować za pomocą kompozytowych materiałów budowlanych - na przykład dzięki tak zwanym płytom warstwowym i / lub integracji z kompozytowymi systemami izolacji termicznej (ETICS).
Niska otwartość dyfuzyjna
Czy to prawda, że XPS jest zasadniczo paroprzepuszczalnym materiałem izolacyjnym o wartościach między 80 a 200?
Jednak opór dyfuzji pary wodnej materiału jest dość wysoki. Dla porównania: Płyty krzemianowo-wapniowe stosuje się zawsze do izolacji termicznej, gdy warstwa izolacyjna ma jednocześnie zapewniać trwałą regulację wilgotności. Mają odporność na dyfuzję pary wodnej w zakresie od 5 do 20 °, co czyni je materiałem izolacyjnym o wysokiej zdolności dyfuzyjnej i kapilarnej.
Ograniczone bezpieczeństwo przeciwpożarowe
Podobnie jak wszystkie inne syntetyczne materiały izolacyjne, XPS jest w zasadzie łatwopalny. Topi się w temperaturze od 100 do 125 ° C, w temperaturach powyżej 300 ° C ulega rozkładowi. Temperatura zapłonu powstałego styrenu wynosi tylko 31 ° C. Spalanie XPS uwalnia toksyczne gazy, w tym dioksyny. W dłuższej perspektywie XPS jest odporny na temperaturę do poziomu około 85 ° C.
Tabela 2: Porównanie XPS i innych materiałów termoizolacyjnych
| Materiały izolacyjne | Przewodność cieplna (W / mK) | Minimalna grubość izolacji zgodnie z EnEV (cm) | Koszty za m2 (euro) |
|---|---|---|---|
| XPS | 0,035-0,045 | 14 | 18-30 EUR |
| Styropian / EPS | 0,035-0,045 | 14 | 5 - 20 EUR |
| PUR / PIR | 0,02-0,025 | 10 | 10-20 EUR |
| Wełna szklana | 0,032-0,040 | 14 | 10-20 EUR |
| Płyty silikatowe | 0,065 | 20 | 80 EUR |
Normy DIN, klasy materiałów budowlanych, EnEV
Zgodnie z normą UE DIN EN-13501-1 XPS zalicza się do klasy materiałów budowlanych E (normalnie palny bez specjalnej ochrony przeciwogniowej), zgodnie ze starą normą krajową należy do klasy materiałów budowlanych B1 lub B2 (trudno lub normalnie palny). Współczynnik przenikania ciepła (wartość U) na poziomie 0,24 W / (m²K) określony w rozporządzeniu w sprawie oszczędzania energii (EnEV) 2014 jest osiągany przez XPS oraz wełnę mineralną i styropian o minimalnej grubości izolacji 14 cm.
porady i wskazówki
Panele izolacyjne XPS są wykonane z ekstrudowanego polistyrenu. Syntetyczny materiał izolacyjny ma doskonałe właściwości termoizolacyjne, jest odporny na wilgoć i warunki atmosferyczne oraz wytrzymuje duże obciążenia. W przeciwieństwie do tego, właściwości XPS w zakresie ochrony dźwięku i ciepła są bardzo niskie w porównaniu z innymi materiałami izolacyjnymi.
Obszary zastosowania izolacji termicznej z XPS
Główne obszary zastosowania XPS to obszary, w których warstwa izolacji jest silnie obciążona wpływami mechanicznymi, a także warunkami atmosferycznymi i wilgocią. Obszary zastosowania XPS to na przykład:
- Izolacja obwodowa: izolacja obwodowa jest jednym z najważniejszych obszarów zastosowania XPS. Służą do ocieplenia miejsc stykających się z gruntem na zewnątrz budynku - izolacja obwodowa jest zatem specjalnym obszarem izolacji piwnic; w budynkach niepodpiwniczonych wykonuje się ją w ramach ocieplenia elewacji. Pod ziemią - czyli przy permanentnej wilgoci i pod dużym ciśnieniem - XPS w optymalny sposób pokazuje swoje zalety. W przypadku budynków niepodpiwniczonych izolacja XPS układana jest np. Pod płytą fundamentową jako część izolacji obwodowej. Panele XPS, które mogą pełnić funkcję drenażu, są czasami używane do izolacji obwodowej. Dodatkowo izolacja obwodowa wykonana z XPS chroni uszczelnienie budynku przed uszkodzeniami mechanicznymi i tym samym spełnia wymagania normy DIN 18195.
- Izolacja dachu płaskiego: XPS jest preferowanym materiałem do izolacji dachów płaskich, gdy izolacja znajduje się na zewnątrz uszczelnienia dachu, który jest następnie chroniony przed skutkami mechanicznymi i termicznymi przez materiał izolacyjny. Na zielonych dachach płaskich XPS zapewnia niezawodną izolację termiczną nawet przy stałym narażeniu na wilgoć. Za pomocą płyt izolacyjnych XPS - zazwyczaj w ramach ETICS - można przeprowadzić tzw. Ocieplenie odwrócone dachu, w którym izolacja termiczna przebiega inaczej niż w przypadku tradycyjnych dachów płaskich nad pokryciem dachowym.
- Izolacja dachu: dzięki niewielkiej wadze, odporności na wilgoć i wysokiej wytrzymałości na zginanie XPS nadaje się również do izolacji dachów spadzistych. W tym obszarze stosowana jest głównie jako dodatkowa izolacja nadkrokwiowa. W zależności od konstrukcji taka dodatkowa izolacja może być konieczna, aby niezawodnie spełnić wymagania normy EnEV. Ponadto izolacja na krokwiach skutecznie wyklucza powstawanie mostków termicznych.
- Izolacja podłogi: XPS jest stosowany głównie do izolacji podłóg, gdy konstrukcja podłogi ma być mocno obciążona. Ze względu na wysoką wytrzymałość na ściskanie, właściwości lepko-plastyczne i zdolność do pochłaniania dużych naprężeń w długim okresie, XPS idealnie się do tego nadaje.
- Uszczelnianie mostków termicznych: W konstrukcjach, w których prawdopodobne jest tworzenie się mostków termicznych - na przykład przy stropach betonowych, których elementy wystają na zewnątrz - izolacja XPS zapobiega tworzeniu się mostków termicznych.
- Materiały kompozytowe (płyty warstwowe z rdzeniem XPS) i ETICS.
Zalety izolacji termicznej z XPS
Zalety izolacji termicznej z XPS to:
- Doskonałe właściwości termoizolacyjne.
- Ekonomiczne wykorzystanie materiałów dzięki małej minimalnej grubości izolacji.
- Wytrzymałość i sprężystość: płyty izolacyjne XPS są wodoodporne, odporne na pleśń lub szkodniki i nie gniją. Są trwale sprężyste, wytrzymałe na nacisk i wymiarowo. Dzięki swojej lepko-plastycznej konsystencji są w stanie absorbować wysokie naprężenia.
- Niska waga: ze względu na niewielką wagę płyty izolacyjne XPS są również dobrze przystosowane do konstrukcji wrażliwych na ciężar. Umożliwia łatwą obsługę paneli w trakcie budowy.
- Przydatność do zastosowań specjalnych: Ze względu na właściwości materiału XPS szczególnie dobrze nadaje się do zastosowań specjalnych.
Wady izolacji termicznej XPS
Wady izolacji termicznej z PUR / PIR to:
- Produkcja na bazie ropy naftowej: Podobnie jak inne syntetyczne materiały izolacyjne (EPS, PUR / PIR), XPS ma niekorzystny bilans energetyczny w porównaniu z organicznymi i mineralnymi materiałami do izolacji termicznej. Jest również produkowany z ograniczonych zasobów naturalnych.
- Bardzo niskie właściwości izolacji cieplnej i akustycznej
- Palność / ograniczone bezpieczeństwo przeciwpożarowe.
- Toksyczne emisje w przypadku pożaru.
Jak jest przetwarzany XPS?
Do obróbki elementów izolacji PUR / PIR nie są wymagane żadne specjalne narzędzia. Płyty lub bloki można łatwo ciąć, wiercić lub frezować za pomocą standardowych drewnianych narzędzi. W przeciwieństwie do PUR / PIR cięcie gorącym drutem można również wykonać za pomocą specjalnego urządzenia tnącego z XPS. Panele izolacyjne XPS można mocować za pomocą klipsów, kołków lub przy pomocy specjalnych klejów. Istnieją również warianty wtykowe do łączenia ze sobą elementów izolacyjnych.
Demontaż, recykling, utylizacja
W przypadku zszywek lub kołków wysiłek związany z demontażem izolacji XPS jest niewielki, ale wysoki w przypadku klejenia. Nie ma możliwości recyklingu paneli. Właściwa utylizacja XPS odbywa się poprzez kontrolowane spalanie lub na wysypisku materiałów budowlanych.
Bezpieczeństwo zdrowotne i bezpieczeństwo pracy
Producenci podkreślają nieszkodliwość izolacji XPS dla zdrowia, ale eksperci ds. Środowiska i materiałów budowlanych czasami odradzają jej stosowanie w pomieszczeniach. Z jednej strony XPS zawiera niewielkie ilości niespolimeryzowanego styrenu, który początkowo jest uwalniany do środowiska i może być szkodliwy dla zdrowia; z drugiej strony HBCD uniepalniający ma właściwości toksyczne i bioakumulacyjne (gromadzi się w organizmie). Podczas przetwarzania XPS może wystąpić zanieczyszczenie styrenem i drobnym pyłem. Dlatego też przepisy bezpieczeństwa pracy, takie jak noszenie maski do oddychania, muszą być ściśle przestrzegane, szczególnie w przypadku regularnego i profesjonalnego obchodzenia się z tym materiałem.
porady i wskazówki
XPS jest stosowany głównie wtedy, gdy izolacja termiczna musi wytrzymywać duże obciążenia. Typowe obszary zastosowań to izolacja obwodowa, izolacja dachów płaskich i izolacja podłóg w budynkach użyteczności publicznej. W przypadku izolacji dachów skośnych XPS jest stosowany głównie jako dodatkowa izolacja nadkrokwiowa.
