Styropian EPS (ekspandowany polistyren) i styropian XPS (ekstrudowany polistyren, czy też styrodur) to dwa doskonale znane w budownictwie, popularnie stosowane typy styropianu używanego jako izolacja termiczna. Mimo podobnego składu chemicznego, charakteryzują je różne właściwości fizyczne i mechaniczne.
Polistyren odkryto już w 1839 roku. Johann Eduard Simon, aptekarz z Berlina z żywicy orientalnej śliwy Liquidambar Orientalis wydestylował monomer, nazwany przez niego styrolem. Jednak dopiero po niemal stu latach odkryto, że rozgrzanie styrolu rozpoczyna proces, podczas którego powstają charakterystyczne makrocząsteczki. Wtedy też nadano elementowi nazwę polistyrenu.
Różnice i podobieństwa między styropianem EPS a styropianem XPS
Najważniejszą różnicą jest proces produkcji polistyrenu. EPS powstaje przez ekspandowanie, czyli działanie gorącej pary pod wysokim ciśnieniem. Niewielkie granulki polistyrenowe są spieniane, a potem łączone pod wpływem pary wodnej. Ziarenka tworzą w miarę jednolitą, ale porowatą strukturę. Z kolei styropian XPS jest produkowany poprzez ekstrudowanie polistyrenu, czyli proces zmiany surowców poprzez wysoką temperaturę, ciśnienie oraz siły ścinające. W ten sposób styrodur tworzy znacznie bardziej jednolitą, solidną strukturę zamkniętych komórek.
Inne są też struktury komórkowe obu produktów. EPS charakteryzuje struktura otwartych komórek, która pozwala na częściową przepuszczalność powietrza i wilgoci. Styropian XPS ma z kolei zamknięte komórki, dzięki czemu jest dużo bardziej odporny na wodę i wilgoć.
Przy produkcji tradycyjnego styropianu EPS spienianie istniejącego granulatu zaczyna się nieco wcześniej. Dlatego styropian XPS charakteryzuje minimalna porowatość i fakt, że jest zdecydowanie bardziej jednolitym, monolitycznym tworem. Osiąga w ten sposób parametry, które czynią styropian ekstrudowany znacznie lepszym technicznie rozwiązaniem od styropianu ekspandowanego. Niżej znajdziesz wszystkie dowodzące tego szczegóły.
Współczynnik przenikania ciepła (λ) styropianu ekspandowanego i styropianu ekstrudowanego
Współczynnik przewodzenia termicznego dla klasycznego EPS wynosi od około 0,031 do nawet 0,044 W/mK, w zależności od gęstości i jakości wyprodukowanego materiału. Jak więc widzimy na podstawie tych danych, styropian EPS jest stosunkowo dobrym izolatorem, ale okazuje się nieco gorszy niż styrodur o najwyższej klasie.
Dzięki niepowtarzalnej, mocno ścisłej strukturze, która składa się z niewielkich komórek, styropian ekstrudowany wykazuje świetne właściwości termiczne. Współczynnik przenikania ciepła dla XPS ma zazwyczaj λ od 0,029 do 0,035 W/mK w zależności od typu płyty styroduru. Dzięki niższej λ, styropian XPS jest zdecydowanie bardziej efektywnym izolatorem przy stosowaniu mniejszej grubości produktu.
To powoduje, że XPS jest szczególnie popularny w rozwiązaniach wymagających cienkiej warstwy izolacji. Materiał ten bez wątpienia idealnie nadaje się do izolowania budynków i wszelkich przestrzeni narażonych na niebezpieczne działanie niskich temperatur i innych, niesprzyjających warunków atmosferycznych.
Pamiętajmy jednak, że według niektórych specjalistów branży budowlanej, jeszcze efektywniejsze właściwości termoizolacyjne niż XPS posiada grafitowy EPS. Styropian grafitowy charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła, którego λ mieści się na ogół w zakresie od 0,029 do 0,033 W/mK.
Wytrzymałość na ściskanie styropianu EPS i styropianu XPS
Oba typy styropiany różnią parametry wytrzymałościowe. Wytrzymałość styropianu ekspandowanego wynosi zazwyczaj od 70 do 150 kPa, dokładnie jest to już zależne od ostatecznej gęstości produktu. EPS jest znacznie mniej wytrzymały na ściskanie niż XPS, a to mocno ogranicza jego stosowanie w ocieplaniu elementów konstrukcyjnych narażonych na większe obciążenia.
Z kolei wytrzymałość styropianu ekstrudowanego sięga od 300 do aż 700 kPa. Fakt ten ułatwia jego zastosowanie w miejscach narażonych na duże obciążenia, takie jak fundamenty, podłogi czy dachy płaskie. Wyższa wytrzymałość styroduru bez wątpienia czyni go bardziej trwałym, solidnym materiałem. Wytrzymałość na niesprzyjające działanie czynników mechanicznych jest bardzo istotnym parametrem polistyrenu ekstrudowanego, wyróżniającym go jako skuteczny izolator do rozwiązań podłogowych, ścian piwnic i fundamentów.
Wytrzymałość akustyczna styropianu ekspandowanego i styropianu ekstrudowanego
Tradycyjny EPS charakteryzuje niewielka zdolność tłumienia dźwięków. Warto jednak zwrócić uwagę na jego strukturę otwartych komórek. Bez wątpienia daje to pewne, ale w sumie małe właściwości izolowania przed dobiegającym z zewnątrz hałasem.
Innowacyjny XPS ze względu na jednolitą masę, czyli zamkniętą strukturę komórkową ma minimalne właściwości tłumienia dźwięku i jest jeszcze mniej efektywny w tym zakresie niż EPS. Przyznajmy szczerze, że chociaż w niektórych systemach izolowania wnętrz przed hałasem styropian bywa używany, to jednak jego właściwości pod tym względem są po prostu znikome.
Reakcja ogniowa styropianu EPS i styropianu XPS
Zarówno styropian ekspandowany, jak i styropian ekstrudowany to materiały łatwopalne, bez problemów rozprzestrzeniające ogień. Można oczywiście stosować specjalne dodatki ogniochronne, by ograniczyć palność materiału. Tak wzmocniony styropian topi się wtedy, a nie pali.
Jednak oba materiały występujące w standardzie są klasyfikowane w reakcji na ogień jako klasa E. Na dodatek wydzielają toksyczne gazy podczas spalania, co ogranicza możliwość ich skutecznego stosowanie w miejscach, w których szczególnie wymagana jest wysoka odporność ogniowa.
Zatem i tradycyjny styropian i styrodur wymagają odpowiedniego, przeciwogniowego zabezpieczenia. Trzeba jednak przyznać, że obecnie w trakcie wytwarzania płyt styropianu ektrudowanego, producenci często dodają do nich składniki skutecznie opóźniające palność materiału.
Reakcja na wodę i wilgoć styropianu ekspandowanego i styropianu ekstrudowanego
Tradycyjny styropian EPS jest teoretycznie odporny na działanie wilgoci, raczej nie absorbuje wody. Przy długotrwałym narażeniu na wodę może jednak zdecydowanie utracić swoje właściwości izolacyjne. Dlatego jeśli używa się go w hydroizolacji fundamentów, to tylko z odpowiednim zabezpieczeniem, jak różnego rodzaju masy polimerowe, bitumiczne, zaprawy wodoszczelne, czy też płyty i papy. Nie rozpuszcza się jednak w wodzie, ani pod jej wpływem nie ulega pęcznieniu i jej nie wchłania. Charakteryzuje go odporność na agresywne działanie wodnych roztworów soli, kwasów oraz zasad.
Styropian XPS dzięki swoim zamkniętym komórkom w strukturze jest wysoce odporny na nasiąkanie i przepuszczalność wody. Nasiąkliwość tego materiału jest minimalna, co sprawia, że styrodur staje się idealnym rozwiązaniem do stosowania w miejscach o wysokiej wilgotności, czyli do izolacji fundamentów.
Poza tym, styropian ekstrudowany zachowuje się całkowicie stabilnie w środowisku wodnym. Utrzymuje swoje wysokiej jakości właściwości izolacyjne nawet podczas długotrwałej ekspozycji na agresywne działanie wilgoci.
Stosowanie EPS i XPS w systemach izolacji
Zarówno EPS, jak i XPS są bardzo często stosowane w izolacji. Jednak ich ostateczny wybór zależy od specyficznych potrzeb konstrukcyjnych danego obiektu budowlanego. Na pewno więc styropian XPS lepiej sprawdzi się w elementach konstrukcyjnych o wysokim obciążeniu i narażonych na działanie wilgoci. Tradycyjny EPS, jako materiał troszkę bardziej paroprzepuszczalny i nieco lepiej tłumiący dźwięki, może być stosowany tam, gdzie są mniejsze wymagania techniczne. Oczywiście, innowacyjny styrodur jest droższym rozwiązaniem od tradycyjnego styropianu.
Styropian coraz bardziej popularny
Polistyren to nie tylko materiał termoizolacyjny! Styropian jest przecież popularnym produktem na opakowania dla elektroniki i sprzętu AGD, bez względu na gabaryty. Ostatnia spopularyzowała się technologia kompletnej budowy całorocznych domów jednorodzinnych z wysokiej jakości styropianu.
Wytrzymałość, lekkość, szybkość i łatwość obróbki powoduje, że polistyren jest doskonałym materiałem dla sporych konstrukcji, które trzeba tanio i tymczasowo wykonać, jak scenografie filmowe i teatralne, czy outdoorowe elementy reklamowe.
W ogrodnictwie polistyren używa się do wsparcia drenażu w donicach. Kaski rowerowe, motocyklowe i do jazdy konnej wyposaża się w wewnętrzne wkładki ze styropianu, który sprawnie absorbuje wstrząsy podczas uderzeń.
