Materiały do izolacji

termicznej

W Polsce obecnie najpopularniejszym
materiałem stosowanym od pół wieku
do izolacji cieplnej budynków jest
styropian.
Styropian to polska nazwa handlowa
dla spienionego polistyrenu, czyli
porowatego tworzywa sztucznego
otrzymanego poprzez spienienie
granulek polistyrenu zawierających
porofor (substancję gazotwórczą lub
pianotwórczą służącą do produkcji
spienionych materiałów o zamkniętych
porach) – zwykle eter naftowy.
Spienienie uzyskuje się przez
podgrzanie granulek zazwyczaj parą
wodną, podgrzane sklejają się.

1

Styropian składa się z
zamkniętych komórek o obłych
kształtach (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.

2

Styropian jest nieodporny na
działanie wielu rozpuszczalników
organicznych (np. aceton czy
rozpuszczalniki aromatyczne),
olejów, smarów. Przy produkcji
styropianu często dodaje się
środki obniżające jego palność.
Wytworzona w ten sposób
odmiana określana jest jako
samogasnąca, tzn. przestaje palić
się po odsunięciu od źródła ognia
(płomienia). Odmiany styropianu
oznacza się symbolami:
S – zwykłe, FS – samogasnące.

3

W budownictwie można stosować
tylko odmianę FS – samogasnącą. W
zależności od stopnia spienienia
uzyskuje się styropiany
o różnej gęstości. Styropiany o małej
gęstości pozornej są słabe
mechanicznie i łatwo ulegają
zgnieceniu, ale lepiej izolują cieplnie.
Większa gęstość pozorna oznacza
twardszy materiał, który może być
wykorzystany do wykonywania
niektórych elementów narażonych na
obciążenie (np. elementy do
formowania ścian i stropów
żelbetowych, meble, foteliki
samochodowe dla dzieci), ale kosztem
gorszej izolacyjności cieplnej.

4

Styropian w budownictwie jest
stosowany głównie jako lekki materiał
termoizolacyjny (gęstość pozorna od
około 10 do 40 kg/m

3

) odporny na

temperaturę do 80

o

C. Ze względu na

niską gęstość, nie jest skutecznym
izolatorem akustycznym. Najczęściej
stosowany w postaci płyt o grubości
od 10 do 500 mm (co 10 mm), czasami
o krawędziach frezowanych na
zakładkę. Do czasu
wejścia Polski do Unii Europejskiej
(2004 r.) stosowano oznaczenia FS
oraz liczby 12, 15, 20, 30 i 40
oznaczające gęstość pozorną
w kg/m

3

. Współczynnik przewodzenia

ciepła  nie jest liniowo zależny od

gęstości pozornej!

5

Od 2004 r. norma europejska PN-EN
13163 „Wyroby do izolacji cieplnej w
budownictwie. Wyroby ze styropianu
(EPS) produkowane fabrycznie.
Specyfikacja” podała nowy podział.
W podziale tym jest skrót angielskiej
nazwy styropianu - EPS (Expanded
PolyStyrene – polistyren
ekspandowany czyli spieniony)
następnie wartość naprężeń
ściskających
w kilopaskalach przy 10%
odkształceniu względnym oraz
współczynnik przewodzenia ciepła
lambda. Dla odróżnienia od zwykłego
styropianu lepsze odmiany określane
są jako styropian w ciepłe kropki
(„dalmatyńczyk”).

6

Aktualne oznaczenia

Dotychczaso

we

oznaczenia

EPS 50 – 042 SZCZELINA

FS 12

EPS 70 – 040 FASADA

FS 15

EPS 80 – 036 FASADA

FS 15

EPS 100 – 038 DACH/PODŁOGA

FS 20

EPS 200 – 036

DACH/PODŁOGA/PARKING

FS 30

EPS 250 – 036

PODŁOGA/PARKING

FS 40

EPS 80 – 040 PŁYTY

WARSTWOWE Z OKŁADZINAMI

METALOWYMI

FS 15

EPS 80 – 038 PŁYTY

WARSTWOWE Z OKŁADZINAMI

Z PAPY - DACHY

FS 15

7

Styropian musi być zabezpieczony
przed oddziaływaniem
promieniowania UV, gdyż w
przypadku braku takiego
zabezpieczenia płyty
styropianowe żółkną, a w miarę
upływu czasu kruszą się. Dlatego
też przy stosowaniu na zewnątrz
obiektów powinny być
zabezpieczone przez wpływami
warunków atmosferycznych.
Trzeba pamiętać, że płyta
styropianowa
w prawie 98% składa się z
powietrza,
a jedynie nieco ponad 2% to
polistyren!

8

Styropian został wynaleziony właśnie
przez firmę BASF (Badische Anilin &
Soda-Fabrik)
w 1950 roku. Dzięki grafitowi w
surowcu Neopor ® firmy BASF po raz
pierwszy udało się w znacznej części
wyeliminować działanie
promieniowania cieplnego
(podczerwieni). Grafit pochłania i
odbija promieniowanie podczerwone.
Dzięki temu można uzyskać znacznie
lepszy efekt izolacji – użyć płyty
cieńszej o 20% od klasycznej białej
płyty styropianowej. Styropiany o
najniższych współczynnikach
przewodzenia ciepła (rzędu 0,032
W/mK) nazywane są pasywnymi –
służą do budowy budynków
pasywnych.

9

Do zalet styropianu można zaliczyć
stosunkowo niewielkie pylenie w
czasie pracy z tym materiałem, nie
wymaga także używania masek,
okularów oraz rękawic i nie powoduje
uczuleń u ludzi. O nietoksyczności
styropianu świadczy fakt, że może być
stosowany do bezpośredniego
kontaktu z produktami spożywczymi
(kubki na gorące napoje, tacki, itd.).
Nie jest radioaktywny – stężenie
pierwiastków promieniotwórczych
w styropianie jest 40 razy mniejsze
niż
w uznanej za bardzo zdrowy materiał
cegle ceramicznej. Ma niską
przepuszczalność pary wodnej -
wymóg dobrej wentylacji budynku.

10

Aby uniknąć wygryzania styropianu
przez gryzonie, przy ociepleniu
(dociepleniu) ściany zaczyna się od
listwy startowej – aluminiowej blachy,
na której opiera się dolna warstwa.
Wadą styropianu jest jego wrażliwość
na rozpuszczalniki organiczne, stąd
niebezpieczeństwo „zniknięcia”
styropianu przy jego kontakcie z
lepikami na zimno, które najczęściej
zawierają właśnie rozpuszczalniki
organiczne. Wyjątkiem są lepiki
„ekologiczne” czyli dyspersje wodne,
ale tu z kolei pojawia się problem
odprowadzenia wilgoci zawartej
w takiej dyspersji.

11

Stosowanie lepików na gorąco wiąże się
z ryzykiem przekroczenia temperatury
80

o

C, powyżej której styropian zaczyna się

topić, czyli też „znika”. Przy styropianie
należy więc unikać substancji
ropopochodnych (benzyna, oleje itd.) oraz
sytuacji, w których istnieje ryzyko
wystąpienia wysokiej temperatury.
Jest  specjalny styropian elastyczny
(grubości 3 cm), który stosuje się do
wyciszania stropów żelbetowych - układa
jako jedną
z warstw podłogi pływającej. Płyty trzeba
ułożyć nie tylko na podłodze, ale także na
dolnych częściach ścian. Dzięki temu
podłoga nie styka się bezpośrednio ze
ścianami.

12

Polistyren ekstrudowany – XPS (nazwy
handlowe styrodur, duropian,
polyfoam itd.)
W odróżnieniu od polistyrenu
ekspandowanego, czyli styropianu,
posiada wyższą wytrzymałość
mechaniczną
i niższą nasiąkliwość wodą nawet przy
jej długotrwałym działaniu. Mimo
tego, że wyjściowy surowiec jest
identyczny (polistyren), otrzymujemy
inny produkt na skutek odmiennej
technologii produkcji. Polega ona na
wtłaczaniu do specjalnej formy, gdzie
następuje spienienie z
wykorzystaniem ekologicznych,
wolnych od związków freon gazów.
Jest także lepszym izolatorem ciepła.

13

Ze względu na przepisy
przeciwpożarowe powyżej 25
m wysokości budynku należy
stosować ocieplenie niepalne,
na bazie wełny mineralnej. Jest
to droższy materiał niż
styropian,
w związku z czym, często
możemy spotkać się z
sytuacją, kiedy budynki są
częściowo ocieplane
styropianem, a powyżej tej
granicy – wełną.

14

Jako genezę powstania pomysłu
produkcji wełny mineralnej podaje się
wyniki badań wulkanu Kilauea na
Hawajach. Podczas erupcji, skały były
topione przez temperaturę 1500

o

C i

wyrzucane z wielką siłą w powietrze w
postaci kłębów. Stygnąc na silnym
wietrze, część lawy zmieniała się w
włókna. Miejscowa legenda głosiła, że
są to włosy bogini – królowej wulkanu
Peleacute, rwącej sobie je
z głowy ze złości.
Wełna mineralna posiada
współczynnik przewodzenia ciepła
porównywalny do styropianu (zależny
od gęstości pozornej).

15

Wełna mineralna obejmuje dwa typy
materiałów: wełnę skalną i wełnę szklaną.
Oba są pochodzenia naturalnego, np.
wełna skalna najczęściej powstaje ze
zlepionych lepiszczem włókien
bazaltowych (włókna
z kolei tworzą się w czasie topienia
kamienia bazaltowego w temperaturze
1400

o

C). Włókna są hydrofobizowane, więc

nie chłoną wody. Nieco lepsze właściwości
izolacji cieplnej przy tej samej gęstości
zapewnia wełna szklana, ale kosztem
mniejszej wytrzymałości. Wełna mineralna
– w odróżnieniu od styropianu (który jest
głównie izolatorem termicznym) izoluje
także akustycznie i przeciwpożarowo.

16

Jeszcze pod koniec lat
osiemdziesiątych, produkowano w
Polsce wełnę mineralną
z żużli wielkopiecowych. Materiał ten,
pomimo podobnej struktury, posiadał
gorsze parametry użytkowe.
Bezpiecznie można było go stosować
w temperaturze do + 600°C. Ciężar
objętościowy 100 – 150 kg/m

3

. Był to

materiał silnie chłonący wodę (nie był
hydrofobizowany), często zawierał
liczne zanieczyszczenia np. siarką. Dla
rozróżnienia wełnę z żużla nazywano
też wełną żużlową,
a wełnę z kamienia bazaltowego wełną
bazaltową. Dzisiaj wełna żużlowa jest
jeszcze produkowana, ale poza
granicami Polski.

17

Wełnę szklaną wytwarza się z
piasku kwarcowego i stłuczki
szklanej, wytapianych w
temperaturze około 1000°C.
Stopione szkło wraz
z odpowiednimi dodatkami
mineralnymi poddawane jest
procesowi rozwłókniania, w
efekcie którego powstają
włókna szklane, do których
dodawane jest lepiszcze.
W ten sposób uzyskuje się
strukturę włóknistą.

18

19

Do zalet wełny w porównaniu
ze styropianem – oprócz
niepalności
i ognioodporności – należy
paroprzepuszczalność
(umożliwia to „oddychanie”, a
więc transport pary wodnej z
budynku na zewnątrz) oraz
odporność na gryzonie – nie
jest przez nie wygryzana.

Mankamentami wełny mineralnej są:
higroskopijność i nasiąkliwość
(pomimo hydrofobizacji). Większy
ciężar własny niż innych materiałów
izolacyjnych powoduje podwyższenie
kosztów montażu. Wymaga
zastosowania środków ochronnych ze
względu na to, że podczas montażu i
obróbki może dochodzić do
podrażnienia błon śluzowych układu
oddechowego oraz oczu drobinami
wełny.

20

Pianka poliuretanowa (PUR) powstaje
w wyniku reakcji chemicznej, z
połączenia dwóch płynnych
komponentów poliolu oraz
izocyjanianu. Składniki najczęściej
zmieszane w stosunku 1:1.
Współczynnik przewodzenia ciepła  =

0,023 W/m*K (porównywalny z
polistyrenem ekstrudowanym). Trwała
odporność na temperaturę od -50

o

C do

+100

o

C, krótkotrwała odporność na

temperaturę do +250

o

C. Wytrzymałość

na ściskanie 500 kPa, gęstość
objętościowa 60 kg/m

3

, minimalna

grubość 30 mm.
Materiał o strukturze porów
zamkniętych
i bezspoinowej powierzchni.

21

Pianka poliuretanowa może być
nanoszona bezpośrednio na placu
budowy przez wymieszanie
składników przy ujściu z dyszy
pistoletu natryskowego. Oba
komponenty dostarczane są
pneumatycznie do miejsca
wbudowania wężami
wysokociśnieniowymi
w osłonie termicznej, na max
odległość 93 m. Składniki dostarczane
są w beczkach i po wymieszaniu
poprzez dysze natryskowe pistoletu,
nanoszone są w postaci delikatnego
sprayu na izolowany obiekt.
Natryskiwana mieszanina bardzo
szybko i silnie reaguje –
w ciągu kilku sekund - utwardza się,
przechodząc w sztywną pianę.

22

Ciekła mieszanka surowca o gęstości
ok. 1000 kg/m

3

w wyniku reakcji

chemicznej zwiększa objętość nawet
60-krotnie, tworząc przy tym strukturę
komórkową i staje się tworzywem
o odpowiednich właściwościach
fizyczno-mechanicznych - cały ten
proces trwa ok. 2 minut. Czas startu 2
– 5 s., czas żelowania 6 – 12 s., czas
wysychania powierzchni 8 – 16 s.
Pianka poliuretanowa niezastąpiona
jest przy izolacji obiektów o
nietypowych kształtach (np. łukowe),
chłodni, itd.

23

Pianka poliuretanowa stosowana
obecnie do termoizolacji jest
samogasnąca (podobnie jak
styropian). Jej zaletą jest także fakt,
że nie nasiąka wodą i jest przy tym
paroprzepuszczalna (w odróżnieniu od
styropianu). Posiada dobrą
przyczepność, więc odpada
konieczność mocowania
mechanicznego łącznikami.
Mankamentem jest zalecenie
prowadzenia prac przy temperaturze
podłoża i powietrza powyżej 15

o

C.

Koszt surowca do natrysku 1 m

2

pianki

o grubości 12 cm wynosi około 50 zł,
do tego dochodzą koszty sprzętu,
nadzoru i robocizny – kolejne ponad 20
zł.

24

Ekofiber

25

Początki termoizolacji z włókna celulozy
datuje się na koniec XIX wieku w Anglii –
na podstawie obserwacji os i dzikich
pszczół.

Technologię

produkcji

opracowano w połowie lat dwudziestych
XX wieku w Stanach Zjednoczonych
rozpowszechniając ją przeszło 70 lat
temu. Jako ekologiczny materiał do
termoizolacji w budownictwie sprawdza
się do dziś, a poprzez budowę włókien
oraz sposób pneumatycznego montażu
(wdmuchiwanie – blow in) jest o około 30
%

bardziej

skuteczny

w

porównaniu

do

tradycyjnych

materiałów termoizolacyjnych w postaci
mat

czy

płyt

o stałych wymiarach.

Dlaczego „eko” w nazwie ekofiber?

26

•Do produkcji izolacji celulozowej zużywa
się mniej energii niż w innych typach izolacji
termicznej. Dla przykładu do
wyprodukowania wełny szklanej potrzeba
10 razy więcej energii i 64 razy więcej do
wyprodukowania pianki poliuretanowej.
Wełna celulozowa ma największą zawartość
materiału pochodzącego z recyklingu
spośród wszystkich materiałów
izolacyjnych. Sięga ona 85%. Wykonywana
jest z makulatury gazetowej. Wełna szklana
wykorzystuje maksymalnie 40% materiałów
pochodzących z recyklingu.
Ekologiczna wełna celulozowa poprzez
odzysk makulatury papierowej zmniejsza
emisje metanu do atmosfery, do której
dochodzi, gdy makulatura jest
kompostowana.

Ekofiber - właściwości techniczne

27

•Współczynnik przewodzenia ciepła λ
dla ekologicznej wełny celulozowej
wynosi 0,039 – 0,042 W/mK. Gęstość
materiału, zależnie od zastosowania
wynosi średnio od 30 – 64 kg/m

3

.

Wełna celulozowa jest zabezpieczona
przed ogniem.
Ekologiczna wełna celulozowa, poprzez
odzysk makulatury papierowej
zmniejsza emisje metanu do atmosfery,
do której dochodzi gdy makulatura jest
kompostowana.
Dzięki zawartości związków boru,
ekologiczna wełna celulozowa jest
odporna na rozwój grzybów i pleśni.

•Rzeczywisty opór cieplny jest wyższy o około
20% od mierzonego laboratoryjnie. Wynika to
z faktu, że ze względu na swoją gęstość i
budowę włókien w bardzo niewielkim stopniu
dochodzi do konwekcyjnej wymiany ciepła
(infiltracja powietrza w materiale
izolacyjnym) czego badania laboratoryjne nie
uwzględniają. Tworząc barierę dla przepływu
ciepła ekofiber jednocześnie doskonale radzi
sobie
z przekazywaniem wilgoci nie gromadząc jej
w sobie
i w związku z tym nie wymaga stosowania
folii paroizolacyjnej. Nadaje się do
zastosowania w całej przestrzeni konstrukcji
budynku oprócz miejsc narażonych na
temperatury powyżej 80

o

C

i bezpośrednio pod wylewki. Doskonale chroni
tę konstrukcje przed zagrzybieniem, nie
sprzyjając ich korozji. Nie sprzyja również
osiedlaniu się gryzoni
i insektów.

28

• Postać - sypka, luźna włóknina

montowana metodą wdmuchiwania

bez strat technologicznych (100%

wykorzystania materiału).

• Stosowane gęstości montażowe:
- stropodachy, poddasza

nieużytkowe – 30÷35 kg/m

3

,

- połacie dachowe - 45÷50 kg/m

3

,

- ściany - 60÷65 kg/m

3

.

• Trudnopalność –

nierozprzestrzenianie ognia

(w przypadku pożaru temperatura

w warstwie izolacyjnej nie przekracza

95

o

C).

• Ochrona konstrukcji drewnianych

przed biodegradacją i konstrukcji

stalowych przed korozją.

29