Ihre Cookie-Einstellungen
Diese Webseite verwendet Cookies. Mit einem Klick auf "Alle akzeptieren" akzeptieren Sie die Verwendung der Cookies. Die Daten, die durch die Cookies entstehen, werden für nicht personalisierte Analysen genutzt. Weitere Informationen finden Sie in den Einstellungen sowie in unseren Datenschutzhinweisen. Sie können die Verwendung von Cookies jederzeit über Ihre anpassen. Ihre Zustimmung können Sie jederzeit mit Wirkung für die Zukunft widerrufen.
Ihre Cookie-Einstellungen
Um Ihnen eine optimale Funktion der Webseite zu bieten, setzen wir Cookies ein. Das sind kleine Textdateien, die auf Ihrem Computer gespeichert werden. Dazu zählen Cookies für den Betrieb und die Optimierung der Seite. Hier können Sie auswählen, welche Cookies Sie zulassen:
Privacy Icon
Erforderliche Cookies
Diese Cookies sind notwendig, damit Sie durch die Seiten navigieren und wesentliche Funktionen nutzen können. Dies umschließt die Reichweitenmessung durch INFOnline (IVW-Prüfung), die für den Betrieb des HaustechnikDialogs unerlässlich ist. Wir benutzen Analysecookies, um die Zahl der individuellen Besucher auf Basis anonymer und pseudonymer Informationen zu ermitteln. Ein unmittelbarer Rückschluss auf eine Person ist dabei nicht möglich.
Privacy Icon
Optionale analytische Cookies
Diese Cookies helfen uns, das Nutzungsverhalten besser zu verstehen.Sie ermöglichen die Erhebung von Nutzungs- und Erkennungsmöglichkeiten durch Erst- oder Drittanbieter, in so genannten pseudonymen Nutzungsprofilen. Wir benutzen beispielsweise Analysecookies, um die Zahl der individuellen Besucher einer Webseite oder eines Dienstes zu ermitteln oder um andere Statistiken im Hinblick auf den Betrieb unserer Webseite zu erheben, als auch das Nutzerverhalten auf Basis anonymer und pseudonymer Informationen zu analysieren, wie Besucher mit der Webseite interagieren. Ein unmittelbarer Rückschluss auf eine Person ist dabei nicht möglich.
Datenschutzhinweise
Unsere News können Sie auch bequem als Newsletter erhalten!
913

Dämmstoffarten - Polystyrol-Hartschaum

Autoren
OldBo
01.02.2010

Radtke 04.09.2009
Styropor, Polystyrol-Hartschaum, ist ein bewährter Dämmstoff, ohne den ein zeitgemäßes, energiewirtschaftliches Bauen nicht mehr möglich ist. Die weißen Dämmplatten haben sich am Bau im Laufe von 30 Jahren einen festen Platz erworben. Styropor ist nicht nur leicht an Gewicht, es ist leicht zu verarbeiten, hat gute Wärmedämmeigenschaften und ist preisgünstig.
Abb. 6. Polystyrol-Granulat und vorgeschäumte Kugeln.
 Abb. 6. Polystyrol-Granulat und vorgeschäumte Kugeln.
Abb. 7. Die Herstellungsverfahren von Styropor.
 Abb. 7. Die Herstellungsverfahren von Styropor.
Abb. 8. Silo mit vorgeschäumtem Polystyrol.
 Abb. 8. Silo mit vorgeschäumtem Polystyrol.
Abb. 9. Blockpresse zur Elastifizierung von EPS.<br />(Werkfoto: Sundolit)
 Abb. 9. Blockpresse zur Elastifizierung von EPS.
(Werkfoto: Sundolit)
Abb. 10. Schneiden von Polystyrolblöcken.<br />(Werkfoto: Sundolit)
 Abb. 10. Schneiden von Polystyrolblöcken.
(Werkfoto: Sundolit)
Abb. 11. Herstellung von Formplatten aus EPS.<br />(Werkfoto: Hewing)
 Abb. 11. Herstellung von Formplatten aus EPS.
(Werkfoto: Hewing)

Einleitung

Styropor, Polystyrol-Hartschaum, ist ein bewährter Dämmstoff, ohne den ein zeitgemäßes, energiewirtschaftliches Bauen nicht mehr möglich ist. Die weißen Dämmplatten haben sich am Bau im Laufe von 30 Jahren einen festen Platz erworben. Styropor ist nicht nur leicht an Gewicht, es ist leicht zu verarbeiten, hat gute Wärmedämmeigenschaften und ist preisgünstig.

Um den Hartschaum optimal einsetzen zu können, ist die Kenntnis seiner Eigenschaften erforderlich, die in dieser Dämmpraxis näher beschrieben werden.

Rohstoff

Wie für eine ganze Reihe anderer bewährter Kunststoffe sind auch für Styropor natürliche Rohstoffe die Grundlage. In der Praxis wird heute fast ausschließlich von Erdöl ausgegangen. Der Rohstoff für Styropor ist polymerisiertes Styrol, dem ein Treibmittel und gegebenenfalls andere Additive zur Beeinflussung der Schaumstoffeigenschaften zugesetzt werden.

Der Rohstoff wird als perlenförmiges, hartes, glasähnliches Granulat mit einem Durchmesser von etwa 0,3 -2,8 mm an den Schaumstoffhersteller geliefert. Er hat eine Schüttdichte von ca. 650 kg / m3 und eine Dichte von 1030 kg / m3.

Vorschäumen

Der Rohstoff für Styropor wird vorwiegend mit Hilfe von Wasserdampf in sogenannten Vorschäumern bei Temperaturen oberhalb 90 °C vorgeschäumt. Dabei blähen die Perlen infolge des verdampfenden Treibmittels Pentan und teilweise auch infolge des eingedrungenen Wasserdampfes um etwa das Zwanzigbis Fünfzigfache ihres ursprünglichen Volumens auf, wobei sich im Perleninneren eine geschlossenzellige Struktur ausbildet. Durch den Aufschäumgrad, der hauptsächlich von der Zeitdauer der Wärmeeinwirkung abhängt, wird die Rohdichte (kg / m3) der Styropor- Platte bestimmt. Sie beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 35 kg / m3 und hat einen großen Einfluss auf die meisten Schaumstoffeigenschaften.

Herstellung von Styropor

Die Herstellung von Styropor (Schaumpolystyrol- Teilen) geschieht grundsätzlich in drei Stufen: das Vorschäumen, die Zwischenlagerung und das Ausschäumen.

Zwischenlagerung

Die vorgeschäumten Perlen müssen einige Zeit in belüfteten Silos zwischengelagert werden. Beim Abkühlen der Partikel kondensieren in den einzelnen Zellen noch vorhandenes Treibmittel und Wasserdampf.

Der hierbei entstehende Unterdruck wird durch eindiffundierende Luft ausgeglichen. Erst dadurch erhalten die vorgeschäumten Perlen die zur Weiterverarbeitung erforderliche Stabilität.

Ausschäumen

Die vorgeschäumten und zwischengelagerten Schaumstoffperlen können nun auf verschiedene Arten zu Styropor-Platten fertig verarbeitet werden:

• Schäumen von Blöcken und Schneiden zu Platten

• Einzelplattenherstellung auf Formteilautomaten

• Endlosherstellung auf Bandanlagen

Trittschalldämmplatten durch Elastizifierung

• Dränplatten.

Schäumen von Blöcken und Schneiden zu Platten

Dies ist das am häufigsten angewandte Verfahren. Die vorgeschäumten Perlen werden in Blockformen (quaderförmige Metallformen, allseitig mit Dampfdüsen ausgestattet) eingefüllt und erneut gesättigtem Wasserdampf ausgesetzt. Dabei entstehen Temperaturen zwischen 110 °C und 120 °C. Die Perlen schäumen weiter auf, werden plastisch und leicht klebrig und verbinden sich („verschweißen“) durch den von ihnen selbst ausgehenden Druck zu einem homogenen Schaumstoffblock. Nach einer relativ kurzen Abkühlzeit werden die Blöcke entformt und vor der Weiterverarbeitung abgelagert. Sie werden dann auf mechanischen oder thermischen Schneideanlagen zu Platten geschnitten. Rand- und Oberflächenprofilierungen sind mit Spezialwerkzeugen möglich.

Automatenplatten

Diese werden in Werkzeugen für Platten als Formteile auf vollautomatischen Maschinen, entsprechend dem Blockschäumen, einzeln geschäumt. Von Vorteil ist dabei, dass die Platten in der Endform vorliegen und somit jegliche Nachbearbeitung, wie z. B. das Anbringen von Nut und Feder, entfällt. Auch Strukturierungen der Plattenoberflächen (Dekorplatten) können dabei mit hergestellt werden. Die allseits bekannten Noppenplatten für die Fußbodenheizung werden nach diesem Verfahren her gestellt.

Platten von der Bandanlage

Diese werden auf einer Doppelbandanlage zwischen umlaufenden endlosen Stahlbändern in der gewünschten Plattendicke eingeschäumt. Von diesem Band werden die Platten in der gewünschten Länge abgetrennt. Sie können, falls erforderlich, auch gleich automatisch weiterbearbeitet werden.

Trittschalldämmplatten

Schaumstoffblöcke und / oder Platten von der Bandanlage werden in mechanischen Pressen auf etwa 50 % ihrer Ausgangsdicke zusammengedrückt und dadurch elastifiziert. Die so bearbeiteten Blöcke und Platten bilden sich auf ca. 80 % ihrer Ausgangsdicke zurück.

Die Blöcke werden dann noch zu Platten aufgeschnitten. Diese Trittschalldämmplatten niedriger dynamischer Steifigkeit werden hauptsächlich zur Verminderung des Trittschalles (Körperschall) unter schwimmenden Estrichen eingesetzt.

Thermische Eigenschaften

Die wichtigste Eigenschaft von Styropor ist die geringe Wärmeleitfähigkeit. Deshalb lässt es sich ausgezeichnet zur Verringerung von Wärmeverlusten (Wärmedämmung) und Wärmeeinwirkung (Kältedämmung) einsetzen. Die Dämmwirkung beruht darauf, dass Styropor aus vielen Polystyrolzellen in Form von Polyedern besteht, in denen Luft fein verteilt ist, die bekanntlich eine geringe Wärmeleitung hat. Der Schaumstoff besteht etwa zu 2 % aus Polystyrol und zu 98 % aus Luft. Diese Luft verbleibt auch, im Gegensatz zu Schaumstoffen, die andere Gase enthalten, in den Zellen, so dass die Dämmwirkung konstant bleibt.

Die Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffes wird nach DIN 52612 gemessen und ist, wie Abbildung 14.12. zeigt, u. a. von der Rohdichte abhängig. Das Minimum der Wärmeleitfähigkeit liegt bei einer Rohdichte zwischen 30 und 50 kg / m3. Der Bemessungswert von Styropor beträgt nach DIN 4108, Teil 4, λR = 0,035 bis 0,045 W / (mK).

Einen beachtlichen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit des Schaumstoffes hat der Feuchtegehalt. Je Volumen-% Feuchtegehalt nimmt die Wärmeleitfähigkeit um 3 % bis 4 % zu. Dieser Wert ist für die Praxis nicht von Bedeutung, da der praktische Feuchtegehalt von richtig eingebauten Styropor-Platten zwischen 0,1 und 1 Volumen-% liegt, und im Bemessungswert λR der Wärmeleitfähigkeit bereits berücksichtigt ist.

Wärmeformbeständigkeit

Die für Styropor höchstzulässigen Gebrauchstemperaturen hängen wie bei allen Thermoplasten stark von der Dauer und Größe der bei der Wärmeeinwirkung auftretenden Beanspruchungen ab. Ohne eine zusätzliche Beanspruchung verträgt Styropor kurzzeitig Temperaturen bis 100 °C.

Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit von Styropor bedingt, bleibt die Eindringtiefe der hohen Temperaturen relativ klein, was sich um so günstiger auswirkt, je dicker Styropor ist. Wird es mechanisch beansprucht, so liegt seine langzeitige Gebrauchstemperatur rohdichteabhängig zwischen 75 °C und 85 °C.

Polystyrol, woraus Styropor besteht, ist ein Kunststoff, der bei Temperaturen zwischen 100 °C und 180 °C keine wesentlichen Gefügeumwandlungen erfährt. Deshalb sind auch sehr tiefe Dauergebrauchstemperaturen für Styropor unbedenklich.

Mechanische Eigenschaften / Druckspannung

Eine wichtige Eigenschaft des Schaumstoffes ist seine mechanische Festigkeit bei kurzer und bei langfristiger Belastung. Ein Maß hierfür ist die sogenannte Druckspannung. Sie ist rohdichteabhängig und nimmt mit steigender Rohdichte zu (Abb. 14.14.). Styropor mit einer Rohdichte von z. B. 15 kg / m3 erreicht bei 2 bis 3 % Stauchung die Elastizitätsgrenze; weitergehende Beanspruchung führt dann zu bleibender Verformung der Schaumstoffzellen. Bei Dauerbeanspruchung des Schaumstoffes muss immer mit Werten für die Stauchung < 2 % gerechnet werden. Angaben zur Dauerdruckbeanspruchung bei Stauchung < 2 % und zur Druckspannung bis 10 % Stauchung enthält die Tabelle 14.2. und Abb. 14.14.

Dynamische Steifigkeit

Die Beurteilung des Schall-Dämmvermögens von elastifizierten Trittschalldämmplatten erfolgt mit Hilfe der sogenannten dynamischen Steifigkeit. Sie ist dickenabhängig und kennzeichnet das Federungsvermögen einer Dämmplatte einschließlich der in ihr eingeschlossenen Luft.

Der Zusammenhang zwischen Dicke unter Belastung, Steifigkeitgruppe, dynamischer Steifigkeit und Wärmedurchlasswiderstand ist in Tabelle 14.2. dargestellt.

E-Modul

In Sonderfällen, z. B. bei Lagerung von Bodenplatten auf dicken Dämmschichten (Kühlhausböden usw.), ist die Kenntnis des E-Moduls von Interesse. Für Rohdichten größer als 15 kg / m3 sind die Werte auf Seite 87, Tabelle 14.2. dargestellt.

Maßstabilität

Bei Styropor unterscheidet man Maßänderungen durch Nachschwindung und durch Temperatureinfluss.

Maßänderung durch Nachschwinden

Als Nachschwinden bezeichnet man die Kontraktion des Schaumstoffes, der mehr als 24 Stunden alt ist. Sie ver läuft anfangs ziemlich schnell, klingt dann mehr und mehr ab und nähert sich schließlich einem Grenzwert. Je nach Herstellungsbedingungen und der Rohdichte von Styropor beträgt die Nachschwindung zwischen 0,3 und 0,5 %.

Ein beträchtlicher Teil der Nachschwindung wird durch Ablagern von Styropor im Herstellungsbetrieb bereits vorweggenommen.

Maßänderung durch Temperatureinfluss

Der thermische Längenänderungskoeffizient für Schaumpolystyrol beträgt 5 bis 7 · 10-5K-1 = 0,05 bis 0,07 mm je m Länge und K Temperaturänderung. Bei behinderter Ausdehnung werden die im Schaumstoff auftretenden Spannungen durch geringe Deformation der Schaumstoffzellen abgebaut.

Aufnahme von flüssigem Wasser

Da Polystyrol, aus dem Styropor besteht, weder wasser löslich ist, noch von Wasser aufgequollen wird, nehmen die geschlossenen Zellen in ihrem Zellgerüst kein Wasser auf. Dies kann bis zu einem bestimmten Maß nur in den Zwickel zwischen den miteinander verschweißten Schaum stoffpartikeln geschehen. Angaben zur Wasser aufnahme bei Unterwasserlagerung sind aus Tabelle 14.2. ersichtlich.

Wasseraufnahme durch Dampfdiffusion

Im Gegensatz zu Wasser kann Wasserdampf, der in der Luft als Feuchtigkeit enthalten ist, bei entsprechendem Dampfdruckgefälle in den Dämmstoff eindiffundieren und bei Abkühlung als Tauwasser ausfallen. Dieser Wasserdampfdiffusion setzen Bau- und Dämmstoffe je nach Art und Dicke mehr oder weniger Widerstand entgegen. Dieser Widerstand, der durch die wasserdampf- diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd = μ .s (m) gekennzeichnet ist, ergibt sich aus der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl μ (1) und der Schichtdicke s (m).

m ist dimensionslos und gibt an, um wieviel mal größer der Widerstand eines Baustoffes als der einer gleichdicken Luftschicht ist (Luft μ = 1). Metalle haben ex trem hohe Diffusionswiderstandszahlen, weshalb Metallfolien als Dampfsperren eingesetzt werden. Zwischen den Extremen Luft und Metall liegen die Werte der übrigen Baustoffe.

Styropor hat im Rohdichtebereich 15-30 kg / m3 eine Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl (μ) von 20 bis 100 (siehe Tabelle 14.2.).

Alterungsbeständigkeit Witterungs- und Strahlungseinflüsse

Eine über dreißigjährige Anwendung von Styropor zeigt, dass die Schaumstoffeigenschaften unverändert bleiben. Der Dämmstoff fault und verrottet nicht. Es liegen entsprechende Gutachten vor. Bei längerer Einwirkung von UV-Strahlung des natürlichen Sonnenlichtes auf ungeschützte Styropor- Platten vergilbt und versprödet die Hartschaumoberfläche.

Aus baupraktischen Gründen wird aber der Schaum nie ohne Deckschichten eingebaut, so dass diese Einwirkung ohne Bedeutung ist.

Beständigkeit gegen Chemikalien und andere Medien

Styropor ist beständig gegenüber üblichen Baustoffen wie Zement, Kalk, Gips, Anhydrit und den mit diesen Bindemitteln hergestellten Mischungen und Bauteilen. Einzelheiten über die Beständigkeit von Styropor können der Tabelle 14.3. entnommen werden. Die Be ständigkeit von Styropor gegen dort nicht aufgeführte Stoffe muss geprüft oder erfragt werden.

Brandverhalten

Styropor ist schwerentflammbar (Baustoffklasse B 1 nach DIN 4102). Dies trifft auch dann zu, wenn es mit massiven, mineralischen Baustoffen verklebt wird, sofern dabei ein Klebstoff der Klebergruppe 1, 2 und 3 verwendet wird.

Biologisches Verhalten

Styropor bildet keinen Nährboden für Mikroorganismen. Es fault, schimmelt und verrottet nicht. Bei starker Verschmutzung können sich unter besonderen Bedingungen Mikroorganismen in dieser Verschmutzung ansiedeln. Styropor dient dabei lediglich als Träger und ist am biologischen Vorgang vollkommen unbeteiligt. Auch Bodenbakterien greifen Styropor nicht an.

Güteschutz von Styropor

Für zahlreiche Baustoffe verlangt der Gesetzgeber in den Landesbauordnungen Güteüberwachungsnachweise. Dies gilt auch für Styropor als Wärme- und Schalldämmstoff. Um seine Güteüberwachung zu gewährleisten, haben sich die Hersteller von Styropor bereits 1961 in der Güteschutzgemeinschaft Hartschaum zusammengeschlossen. Sie ist von den obersten Bauaufsichtsbehörden der Länder und vom Ausschuss für Lieferbedingungen und Gütesicherung e. V. (RAL) zur Güteüberwachung für Styropor anerkannt.

Das CE-Zeichen ist lediglich eine Übereinstimmungserklärung des Herstellers mit einem Übereinstimmungszertifikat einer anerkannten zugelassenen Prüfstelle, worin die Qualitätsanforderungen der DIN EN 13163 bescheinigt werden.

Dämmstoffe, für die es eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung gibt, tragen das Übereinstimmungszeichen (Ü-Zeichen). Das bedeutet, dass der Dämmstoff des Herstellers von einer unabhängigen bauaufsichtlich anerkannten Prüfstelle fremdüberwacht wird und ein Übereinstimmungs- Zertifikat vorliegt.

Neben dem Ü-Zeichen sind die Zulassungsnummer und das Bildzeichen der Zertifizierungsstelle angegeben. Hinzu kommt die Kennzeichnung für den Verwendungszweck entsprechend der jeweils technischen Regel (Anwendungstypen nach DIN 4108 T.10). Im Rahmen dieser Kennzeichnung werden der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ, der Anwendungstyp nach DIN 4108 T.10 und die Baustoffklasse, zur Zeit noch DIN 4102, angegeben.

Kennzeichnung

Die bislang bekannten Bezeichnungen PST, PST-K, PS20 … 30, verlieren mit Einführung der DIN EN 13163 ihre Gültigkeit. Die hinter den Begriffen PST und PST-K folgende Zahlenangabe kennzeichnete früher die Dicken dL bei einer Belastung mit 250 Pa bzw. dB bei Belastung mit 2 kPa nach Entfernen einer kurzzeitigen Belastung mit 48 kPa. Bei PS20 … 30 entsprach die Zahlenangabe bisher der Dichte des Dämmstoffes.

Nunmehr lautet die Qualitätsangabe EPS für expandiertes Polystyrol gefolgt von der Wärmeleitfähigkeitsgruppe (z. B. 040). Daran schließt sich die Anwendungstype nach DIN 4108 Teil 10 an. DEO für oberseitige Dämmung einer Decke oder Bodenplatte unter Estrich ohne Schallschutz- Anforderungen. DES für oberseitige Dämmung einer Decke oder Bodenplatte unter Estrich mit Schallschutz- Anforderungen. Somit wird aus den alten Bezeichnungen PS20 … 30 jetzt DEO und aus PST bzw PST-K jetzt DES.

Ein weiterer Anhang kennzeichnet die Zusammendrückbarkeit bei Anwendung DES. 

sm mittel (früher PST-K)

sg gering (früher PST)

Vollständiges Beispiel: EPS 040 DES sm

Zusammendrückbarkeit

Für die Zusammendrückbarkeit c des Dämmstoffes unter Belastung wurden CP- Stufen eingeführt. Bei Dämmstoffen der Anwendung DEO steht zunächst hinter der Bezeichnung EPS noch eine Zahlenangabe z. B. 100. Diese Zahl bedeutet die Druckspannung in kPa bei 10 % Stauchung.

Wenn Dämmstoffe die Klassifizierung nach Tabelle C.1 der DIN EN 13163 für EPS-Hartschaum erfüllen, kann erwartet werden, dass eine Stauchung von weniger als 2% innerhalb von 50 Jahren auftritt, wenn sie einer permanenten Druckbelastung von 30% der Werte für 10% Stauchung ausgesetzt werden.

Das bedeutet im Klartext, dass ein Dämmstoff EPS 100 unter Fußbodenheizungen bis max. 33 kPa dauerbelastet werden kann, ohne dass innerhalb eines Zeitraumes von 50 Jahren eine Stauchung von mehr als 2 % der Nenndicke auftreten wird.

Quellen
Das ABC der Flächenheizung und Flächenkühlung Winnenden: Heizungs-Journal Verlags-GmbH, ISBN 3-924788-16-2
Weitere Funktionen
Aktuelle Forenbeiträge
Gonzo_ES schrieb: Hallo miteinander, meine Frau und ich hatten heute eine Besichtigung...
c_flow schrieb: Hallo zusammen, ich bin neu hier und habe eine Frage zu meiner...
Gebäudetechniker SHK (m/w/d)
ConSoft, gegründet 1983, gehört heute mit 30 Mitarbeitern zu den beständigen Arbeitgebern in der Gebäudetechnik und gestaltet durch Programme, Sensorik und IoT-Lösungen die digitale Zukunft rund um das Gebäude. Unser Ziel ist es, die beste Unterstützung für die Umwelt schonende Gebäudebeheizung zu liefern. Sind Sie bereit mit uns den nächsten Schritt zu gehen?
ANZEIGE
Hersteller-Anzeigen
ENERGIE- UND SANITÄRSYSTEME
SHKwissen nutzen
Wissensbereiche
Website-Statistik