Historia powstania styropianu jest oczywiście następstwem innej - związanej z wynalezieniem materiału, od którego "wszystko się zaczęło".

Tym materiałem jest polistyren. Polistyren ma długą historię rozwoju i jak to często już bywało w przypadku różnych wynalazków - został odkryty zupełnie przypadkowo. Dokonał tego w roku 1839 podczas swoich badań, pewien niemiecki aptekarz Simon - wyizolowując substancję z naturalnej żywicy. Nie zdawał on sobie jednak sprawy z tego czym było jego odkrycie.

Człowiekiem, który uświadomił sobie fakt odkrycia tworzywa sztucznego przez Simona, był niemiecki chemik - Hermann Staudinger W roku 1922 Staudinger opublikował swoje teorie na temat polimerów. Teoria Staudingera opierała się na stwierdzeniu, że naturalne gumy zbudowane są z długich powtarzających się łańcuchów monomerów, które nadają im elastyczność. W swoich badaniach Staudinger poszedł dalej, stwierdził, że materiały wyprodukowane dzięki termicznym przemianom styrenu będą miały właściwości podobne do gumy. Za swoje osiągnięcia otrzymał w roku 1953 nagrodę Nobla.

"Era tworzyw sztucznych" została zapoczątkowana w roku 1930 kiedy to naukowcy z firmy Badische Anilin & Soda-Fabrik (BASF) opracowali metodę przemysłowej produkcji polistyrenu. Styropian został wynaleziony przez firmę BASF w roku 1950, a w następnym miała miejsce jego premiera rynkowa. Od tego momentu zyskał sobie miano jednego z najbardziej praktycznych i pożądanych materiałów termoizolacyjnych znajdując zastosowanie praktycznie w każdym obszarze ludzkiej działalności.

Produkcja
MATERIAŁ PODSTAWOWY

Podstawowym surowcem do produkcji materiałów z tworzyw sztucznych jest ropa naftowa. Prawie 4% jej światowego wydobycia jest obecnie przeznaczone na ten cel. Po wydobyciu i przetworzeniu przez rafinerię oraz przemysł chemiczny otrzymujemy styren, materiał podstawowy do dalszego procesu. Styren jest mieszany z wodą oraz materiałem porotwórczym (pentanem - gazem naturalnie występującym w przyrodzie) dając w efekcie polistyren do spieniania.
Tak otrzymany surowiec podstawowy zamykany jest w szczelnych pojemnikach i wysyłany do producentów styropianu.

PRODUKCJA STYROPIANU
SPIENIANIE

Pierwszym etapem cyklu produkcyjnego styropianu jest spienianie polistyrenu. Surowiec podstawowy w postaci granulek, których wielkość wynosi od 0,2 do 3 mm, umieszcza się w urządzeniu zwanym spieniarką oraz doprowadza parę. W odpowiedniej temperaturze następuje zmiękczenie granulatu a wydzielający się pentan powoduje zwiększenie rozmiarów granulek nawet do 60 razy w stosunku do ich początkowej wielkości.

W porach gromadzi się powietrze, które stanowi prawie 98% objętości materiału. Ciśnienie pary i czas spieniania (2-5 minut) pozwalają regulować pożądaną gęstość wyrobu ostatecznego. Jest to bardzo ważna faza całego procesu produkcyjnego, ponieważ sposób w jaki przebiega determinuje jakość uzyskanego produktu.

FORMOWANIE BLOKÓW

Podczas tej fazy procesu spienione wstępnie granulki zostają umieszczone w metalowej formie. Ponieważ produkcja styropianu jest praktycznie bezodpadowa do formy trafiają również skrawki styropianu powstające jako odpad przy cięciu bloków. Pod wpływem podciśnienia a następnie gorącej pary, podawanej do formy, następuje najpierw wypieranie powietrza a następnie dalsze spienianie się granulatu. Po krótkim czasie trwającym do kilkunastu sekund następuje całkowite sklejenie się granulek, które tworzą ukształtowany blok. Kolejna faza związana jest z ochładzaniem w bardzo kontrolowany sposób wcześniej uformowanego bloku i po kilku minutach gotowy styropian opuszcza formę.

SEZONOWANIE

Świeżo uformowanych bloków nie poddaje się jeszcze dalszej obróbce. Zostają one umieszczone w magazynie i przetrzymywane w celu ustabilizowania materiału oraz uwolnienia resztek pentanu zawartego w styropianie. Po minimum 14 dniach blok jest gotowy do dalszej obróbki.

CIĘCIE I PAKOWANIE

Ostatnim etapem przed załadunkiem i wysyłką jest cięcie styropianu według wymaganych wymiarów. Dzięki dodatkowym urządzeniom zwanym wycinarkami konturowymi możliwe jest uzyskanie niestandardowych kształtów styropianu. Styropian po pocięciu jest pakowany i tym samym gotowy do wysłania.

ZNIKANIE STYROPIANU

W ostatnim czasie wokół tego tematu narosło wiele kontrowersyjnych i sprzecznych ze sobą opinii. Styropian jako materiał izolacyjny posiada zestaw cech, które czynią go dobrym izolatorem. Uwzględnienie tych cech, a tym samym wykorzystanie zgodnie z przeznaczeniem, pozwala na uzyskanie bardzo dobrego docieplenia, którego trwałość będzie kilkudziesięcioletnia. Badania prowadzone przez firmę BASF już od ponad 40 lat wykazały, że w prawidłowo ułożonej izolacji właściwości fizyko-chemiczne styropianu pozostają niezmienione. Styropian nie starzeje się, nie butwieje i nie gnije a tym samym nie stwierdzono zjawiska zanikania styropianu w wyniku naturalnego starzenia. Oczywiście dotyczy to styropianu zabezpieczonego przed działaniem promieniowania UV.W przypadku braku takiego zabezpieczenia płyty styropianowe żółkną, a potem w miarę upływu czasu kruszą się. Dlatego ważnym jest, aby płyty styropianowe stosowane na zewnątrz obiektów były zabezpieczone przed wpływami warunków atmosferycznych.

"Znikanie" styropianu występuje w przypadku nieprzestrzegania warunków jego stosowania. Jest to zjawisko ściśle powiązane ze specyficzną budową styropianu charakterystyczną dla tworzyw piankowych, a także z właściwościami polistyrenu, głównie jego wytrzymałością termiczną oraz odpornością chemiczną. Zjawisko to jednak nie ma nic wspólnego z pojęciem znikania, a jedynie z naruszeniem porowatej struktury w niekorzystnych warunkach: pod wpływem wysokich temperatur - przekraczających dopuszczalne temperatury stosowania oraz agresywnego oddziaływania niektórych związków organicznych. Styropian jest odporny na działanie temperatur, które nie przekraczają 80 stopni C. Powyżej tej temperatury następuje mięknięcie i topienie się materiału.
W praktyce z taką sytuacją można możemy się spotkać przy wykonywaniu izolacji dachowych do których zastosowano różnego rodzaju lepiki, smoły do przyklejenia papy lub inne materiały dekarskie. Smołę lub lepiki nagrzewa się do wysokich temperatur, przekraczających dopuszczalne temperatury stosowania styropianu, przy czym temperatury te nie są kontrolowane. Przy naniesieniu gorącej warstwy smoły lub lepiku może nastąpić zjawisko mięknięcia i topienia się polimeru a tym samym niszczenia struktury styropianu.

Podobne zjawisko może zajść także w gotowym pokryciu dachowym, szczególnie z warstwą zewnętrzną ciemnego koloru absorbującą energię słoneczną, która pod wpływem nasłonecznienia znacznie nagrzewa się oraz powoduje wydzielanie się lotnych substancji atakujących styropian.

ODDYCHANIE ŚCIAN

Oddychanie ścian - co rozumiemy pod tym pojęciem, które tak nagminnie jest wykorzystywane jako argument w rozmowie wielu specjalistów budowlanych na temat zasadności wykonanej termoizolacji? Najczęściej zjawisko to identyfikowane jest jako proces dyfuzyjnego transportu pary wodnej przez budowlaną przegrodę. Uważa się, że proces ten jest korzystny z uwagi na ochronę pomieszczenia przed nadmierną wilgocią, która w konsekwencji może prowadzić do rozwoju pleśni oraz grzybów. Nasuwa się więc zatem pytanie. Czym faktycznie jest proces oddychania ścian oraz w jaki sposób izolacja cieplna, zwiększająca w znaczny sposób opór dyfuzyjny przegrody, wpływa na zmianę warunków związanych z wilgotnością pomieszczeń?

Wyjaśnienie powyższych wątpliwości wymaga dokonania obliczeń, które pokażą w sposób jednoznaczny jakie wartości masy pary wodnej są odprowadzane poprzez przegrodę (ścianę) na zewnątrz budynku. Do obliczeń przyjęto mieszkanie o powierzchni użytkowej 65m2 oraz powierzchni ścian zewnętrznych pełnych wynoszącej 30m2. Na podstawie literatury wynika, że masa pary wodnej emitowana przez człowieka wynosi 300g/h. Ściany mieszkania są z cegły pełnej grubości 25 cm oraz rozpatrzono 3 warianty izolacyjne:
- ściana nieocieplona
- ściana ocieplona styropianem o grubości 12 cm
- ściana ocieplona płytą z wełny mineralnej o grubości 12 cm
Warstwy izolacji poryte są warstwą tynku mineralnego który ma mały opór dyfuzyjny. Szczegółowe obliczenia wykonane przy powyższych założeniach dostępne są na stronach Stowarzyszenia Producentów Styropianu. Tutaj przedstawimy wyniki tych obliczeń oraz wnioski, jakie z nich wypływają.

Tabela 2 pokazuje zależności pomiędzy przepływem dyfuzyjnym pary wodnej przez ściany zewnętrzne a:
- rodzajem izolacji cieplnej pomieszczeń,
- emisją wilgoci w pomieszczeniu,
- krotnością wymiany powietrza,
- wilgotnością powietrza zewnętrznego.

Wnioski końcowe:

Z przedstawionych powyżej informacji wynika, że udział ściany jako przegrody w emisji masy pary wodnej na zewnątrz jest znikomy. Praktycznie cała jej ilość (97%) jest usuwana nawet w przypadku mało wydajnej wentylacji. Przy przeciętnie sprawnej wentylacji poprzez ściany zewnętrzne dyfunduje najwyżej 1% całkowitego strumienia masy pary wodnej. W szczególności zróżnicowanie strumienia pary wodnej dyfundującej przez ściany nieocieplone i ocieplone styropianem wynosi do 4 g/h w odniesieniu do przeciętnego mieszkania, jest zatem znikome w stosunku do strumienia pary wodnej usuwanej przez wentylację (ok. 300g/h). Jeszcze mniejszy jest wpływ temperatury powietrza zewnętrznego. Za nieprawidłowości w tym zakresie odpowiedzialny jest w znakomitej większości przypadków nie rodzaj materiału termoizolacyjnego, nie konstrukcja przegrody, ale niesprawna wentylacja, hermetycznie szczelne okna lub zwyczajnie nie wydajne urządzenia wymiany powietrza.

Ograniczeń w stosowaniu systemu dociepleń , opartego na styropianie, nie należy szukać w nieprawdziwych obiegowych opiniach o tzw. oddychaniu ścian. Jeśli te ograniczenia istnieją - a mają prawo - to w szczególnych przypadkach i z zupełnie innych powodów.

Przygotowane przez FS Arbet

Autor: Arbet - zobacz wizytówkę firmy