IZOLACJE TERMICZNE
Styropian (polska nazwa handlowa dla spienionego polistyrenu) – to porowate tworzywo sztuczne, otrzymane poprzez spienienie wstępnie spienionych granulek polistyrenu, zawierających porofor (np. eter naftowy).
Spienienie uzyskuje się zazwyczaj przez podgrzanie granulek parą wodną. Składa się z zamkniętych komórek o obłych kształtach (powstałych z granulek), wewnątrz których znajduje się pianka polistyrenowa. Komórki są ze sobą połączone i występują między nimi niewielkie pustki powietrzne (ich ilość i wielkość zależy od gęstości materiału), co uwidacznia się na przełomie styropianu. Jest to materiał nieodporny na działanie wielu rozpuszczalników organicznych (np. aceton czy rozpuszczalniki aromatyczne), olejów, smarów.
Styropian jest używany do produkcji jednorazowych tacek, talerzy, kubków i opakowań na podgrzane lub schłodzone artykuły spożywcze. Używany jest również do termoizolacji w postaci płyt lub luźnych granulek wtłaczanych w wolne przestrzenie ścian budowli. Innym zastosowaniem są materiały opakowaniowe w postaci dopasowanych do rozmiarów wrażliwego na uderzenia przedmiotu kształtek styropianowych lub luźno wsypywanych kawałków o kształcie zbliżonym do orzeszka ziemnego.
Aby wyprodukowany styropian został dopuszczony jako materiał izolacyjny w budownictwie (w obszarze Unii Europejskiej), należy przeprowadzić badania jego palności zgodnie z normą EN 13501-1. Styropiany posiadające Euroklasę E są dopuszczane do zastosowań w budownictwie jako tzw. samogasnące. W tym celu w czasie formowania wyrobów do tworzywa dodaje się retardantów palenia, takich jak np. HBCD (heksabromocyklododekan).
W zależności od stopnia spienienia uzyskuje się styropiany o różnej gęstości. Styropiany o małej gęstości są słabe mechanicznie i łatwo ulegają zgnieceniu, o większej są twardsze i umożliwiają poprawne izolowanie niektórych elementów konstrukcyjnych narażonych na duże obciążenie (np. dachy, podłogi, elementy do formowania ścian, stropów żelbetowych).
Styropian stosowany jest często w budownictwie (można stosować odmianę o klasie reakcji na ogień E), jako lekki w czasie formowania wyrobów ze styropianu (od ok. 10 do ponad 40 kg/m3), jest też wykorzystywany np. jako rdzeń izolacyjno-konstrukcyjny przy produkcji warstwowych płyt budowlanych. Jest również stosowany, po odpowiedniej obróbce mechanicznej, jako materiał do izolacji akustycznej – spełnia to zadanie jedynie w przypadku tłumienia dźwięków uderzeniowych.
Przewodność cieplna styropianu, mierzona wg normy EN 12667, wynosi od λ = 0,032 W/(m·K) (w przypadku płyty o gęstości 40 kg/m³) do λ = 0,038 W/(m·K) (przy gęstości 15 kg/m³).[1]. Styropian ma gorsze właściwości termoizolacyjne od poliizocyjanuratu, który osiąga λ = 0,022 (W/m·K).[2][3]
Przy innej technologii produkcji z polistyrenu otrzymuje się polistyren ekstrudowany (XPS) o odmiennych właściwościach fizyko-mechanicznych.
Polistyren ekstrudowany (“XPS”; potocznie styrodur) – materiał izolujący ze spienionego polistyrenu, twardszy i mniej nasiąkliwy od styropianu, stosowany m.in. w budownictwie.
Proces produkcji polega na zmieszaniu granulek polistyrenu z dodatkami zmieniającymi jego barwę, poprawiającymi odporność na ogień itp. w maszynie do jego wytwarzania. Produkt poddaje się działaniu wysokiej temperatury i ciśnienia. Do tak przygotowanego surowca dodatkowo wtłacza się gaz, który powoduje spienienie granulek polistyrenu. Otrzymana masa wydostaje się przez szczeliny do formowania na zewnątrz, gdzie następuje jej rozprężenie (spada ciśnienie mieszanki do poziomu ciśnienia atmosferycznego przez co masa zwiększa wielokrotnie swoją objętość). Proces produkcji jest ciągły. Struktura otrzymanego materiału jest jednorodną pianą, o komórkach w formie wielościanów o nieregularnych kształtach i rozmiarach, ściśle przylegających do siebie. Brak osłabień pomiędzy poszczególnymi komórkami powoduje większą niż w przypadku styropianu wytrzymałość mechaniczną i podniesienie parametrów izolacyjności termicznej.
Ze względu na swoje właściwości polistyrenu ekstrudowanego najczęściej używa się go do ocieplania:
ścian fundamentowych
ścian piwnicznych
ścian w wilgotnych pomieszczeniach
płaskich dachów odwróconych
podłóg, które są posadowione bezpośrednio na gruncie
Jako że polistyren ekstrudowany odznacza się małą nasiąkliwością, można korzystać z niego poniżej izolacji przeciwwodnej. Materiału tego nie należy natomiast stosować z materiałami, które zawierają rozpuszczalniki jak np. smoła węglowa lub lepik na zimno. Pod wpływem tych substancji rozpuszcza się[1].
Potoczna nazwa “styrodur” jest zarejestrowaną nazwą własną jednego z producentów polistyrenu ekstrudowanego – firmy BASF.
Wełna mineralna (wełna kamienna) – materiał izolacyjny pochodzenia mineralnego. Używany w budownictwie do izolacji termicznych i akustycznych ścian zewnętrznych i wewnętrznych, stropów i podłóg, dachów i stropodachów oraz ciągów instalacyjnych. Także jako rdzeń izolacyjno-konstrukcyjny budowlanych płyt warstwowych. Do wytwarzania wełny mineralnej używa się: kamienia bazaltowego, gabro, dolomitu albo kruszywa wapiennego. Stosowany jest również materiał, który pochodzi z recyklingu, jakim jest brykiet mineralny. Materiały topi się w wysokiej temperaturze (w przypadku bazaltu jest to +1400 °C), przez co następuje proces rozwłóknienia. Do powstałych włókien dodaje się specjalną żywicę i formuje konkretne już produkty jak: płyty, maty, otuliny lub wytwarza luźny granulat. Płyty i maty posiadają przeważnie rozproszony układ włókien, w wełnie lamelowej włókna ukierunkowane są prostopadle do powierzchni płyty[1]. Włókna poddaje się również procesowi hydrofobizacji, w wyniku tego procesu produkty z wełny mineralnej nie chłoną wody. Gęstość w zależności od wyrobu waha się od 20 kg/m³ dla wełny mineralnej w postaci granulatu (luzem) do 180 kg/m³ dla najtwardszych płyt.
Wełna mineralna posiada niski współczynnik przewodności cieplnej (tzw. lambda, λ). Wynosi on od ok. 0,034 do 0,050 W/(m·K). Jest on uzależniony przede wszystkim od splątania włókien (technologii produkcji) i od gęstości własnej[2].
Wełna mineralna jest gorszym termoizolatorem od styropianu i sztywnych pianek na bazie poliizocyjanuratu. Dla porównania przewodność cieplna styropianu mierzona według normy EN 12667 wynosi od λ = 0,032 W/(m·K) (w przypadku płyty o gęstości 40 kg/m³) do λ = 0,038 W/(m·K) (przy gęstości 15 kg/m³)[3]. Styropian ma gorsze właściwości termoizolacyjne od poliizocyjanuratu, który osiąga λ = 0,022 (W/m·K)[4][5].
Poliizocyjanurat (PIR) – materiał izolacyjny, udoskonalona wersja poliuretanu (PUR). Produkowany w postaci twardych płyt piankowych, wykorzystywanych do termoizolacji budynków.
PIR charakteryzuje się dużo lepszymi właściwościami fizykochemicznymi niż PUR.
- płyty PIR są stosunkowo dobrze odporne termicznie (krótkotrwale do +200 °C, długotrwale od −50 °C do +110 °C).
- niepalność
- wysoka termoizolacyjność ok. λ = 0,022 (W/m·K)
W porównaniu do innych stosowanych w budownictwie materiałów termoizolacyjnych, pianki na bazie poliizocyjanuratu prezentują korzystne właściwości izolacyjne.
Wełna mineralna o współczynniku przewodności cieplnej wynoszącym od λ = 0,034 do λ = 0,050 W/(m·K) jest gorszym termoizolatorem od styropianu (przewodność cieplna od λ = 0,032 W/(m·K) do λ = 0,038 W/(m·K)), a styropian gorzej izoluje od sztywnych pianek na bazie poliizocyjanuratu.
