Що таке EPS і чим він відрізняється від XPS

Дві білі площини. Одна кришиться на кульки, якщо подряпати нігтем — вона складається зі спечених гранул. Інша гладка і в розрізі однорідна, як маргарин. Перша — це EPS, друга — XPS. Виглядають однаково, коштують по-різному і поводяться майже однаково скрізь — окрім тих місць, де є вода.

Коротко: EPS — це спінений полістирол — гранули, роздуті парою і спечені в блок. XPS — екструдований полістирол — суцільна піна, видавлена крізь фільєру. Хімія та сама, структура — ні. EPS дешевший за той самий термоопір і цілком достатній для фасаду. XPS виграє скрізь, де плита буде під навантаженням або у вологому середовищі.

Що таке EPS насправді

EPS — це скорочення від Expanded PolyStyrene — спінений полістирол. На ринку в Україні майже ніхто не називає його так: кажуть «пінопласт». Styropor — зареєстрована торгова марка BASF, яка стала загальновживаною назвою — такий самий випадок, як «вайтеко» чи «нержавійка». Коли ви замовляєте «пінопласт», ви замовляєте EPS, але нічого не кажете про його клас — а саме клас має значення.

Сировина — полістирольні гранули: тверді зернини діаметром у частки міліметра, в яких розчинено пентан. Пентан — це спінювальний агент, газ, який при нагріванні випаровується і роздуває гранулу зсередини. Кінцевий матеріал надзвичайно легкий: у фасадній плиті з густиною близько 15 кг/м³ і густиною самого полістиролу близько 1050 кг/м³ полімер займає менш ніж два відсотки об'єму. Решта майже 98% — нерухоме повітря. Саме повітря ізолює; полістирол — лише каркас, що утримує його на місці.

Виробництво у чотири кроки

1. Попереднє спінення. Гранули обробляють парою, пентан випаровується, і кожна зернина збільшується приблизно у 40–50 разів залежно від цільової густини. Скільки пари і як довго — визначає кінцеву густину, а вона визначає майже всі інші властивості.
2. Витримка. Спінені гранули зберігаються в сітчастих силосах від кількох годин до кількох днів: повітря дифундує всередину і заміщує конденсований пентан, а внутрішній тиск вирівнюється з атмосферним. Наслідок ключовий: комірки EPS заповнені повітрям ще до того, як плита взагалі з'явиться.
3. Формування блока. Витримані гранули засипають у форму й знову обробляють парою: їхня поверхня розм'якшується і вони спікаються в блок.
4. Різання. Блок розрізають на плити розжареним дротом; звідси характерний трохи оплавлений край. Альтернатива — формування одразу в готовій формі: так виробляють упаковку та профільовані елементи.

Гранула проти екструдованої піни

XPS проходить зовсім інший шлях. Полістирол розплавляють в екструдері, у розплав під тиском впорскують спінювальний газ, і суміш видавлюють крізь широку фільєру, де вона спінюється при виході на атмосферний тиск. Виходить суцільна стрічка піни, яку калібрують і профілюють. Тут немає гранул, немає спікання — є одна суцільна відливка.

Обидва матеріали описують як «із закритими комірками», і це справедливо для самих комірок. Різниця — на рівні над коміркою. У EPS гранули спечені по поверхні, але між ними залишаються міжгранульні пустоти — мікроскопічні канали на межах. Комірка закрита; межа між гранулами — ні. У XPS таких меж немає. Це пояснює майже всю таблицю нижче: чому EPS вбирає більше вологи, чому пропускає більше пари і чому саме XPS — той матеріал, який кладуть у ґрунт. Якщо шукаєте детальніший огляд саме екструдованого варіанту, дивіться окрему статтю про XPS.

EN 13163 та EN 13164: два різні паспорти

EPS декларується за EN 13163, XPS — за EN 13164. Обидва гармонізовані: плита має маркування CE та позначувальний код з усіма декларованими показниками. Два реальні коди із серійних продуктів:

• Фасадний графітований EPS: EPS – EN 13163 – L2 – W2 – T1 – S2 – P3 – DS(N)2 – DS(70,-)1 – BS125 – TR150 – CS(10)80
• Плита XPS 300 kPa: XPS – EN 13164 – T1 – CS(10\Y)300 – DS(TH) – WL(T)0,7 – WD(V)3

L, W і T — допуски за довжиною, шириною і товщиною, S — прямокутність, P — площинність, DS — розмірна стабільність (за нормальних умов або за 70 °C і 90% вологості), CS(10) — напруження при 10% деформації, BS — міцність на згин, TR — розтяг перпендикулярно до площин, WL(T) — водопоглинання при зануренні, WD(V) — водопоглинання шляхом дифузії, MU — опір дифузії водяної пари.

Зверніть увагу, чого бракує в першому коді. Фасадна плита EPS не декларує ні WL(T), ні WD(V), ні µ — у цих рядках технічного паспорта стоїть NPD (показник не визначено). Плита XPS декларує всі три. Але для вас це безкоштовна інформація: один порожній рядок про водопоглинання каже вам, що цю плиту не передбачено тримати у воді.

EPS 60, 80, 100, 150, 200: число — це не густина

Найстійкіше непорозуміння щодо EPS. Число в EPS 100 — це не густина в кг/м³ і не товщина, а напруження стиску при 10% деформації в кілопаскалях. EPS 100 витримує 100 кПа при 10% стисненні, EPS 200 — удвічі більше. Ці номери — конвенція EUMEPS, а не позначення самого EN 13163 (воно — весь рядок з кодами). EUMEPS визначає п'ять «стокових» типів без конкретного застосування — EPS 60, 100, 150, 200 і 250. У вжитку також є проміжні типи: EPS 30, 50, 70, 80, 90, 120, аж до EPS 500 для спеціальних застосувань.

Густина зростає разом із класом: реальні фасадні листи мають приблизно 13,5–16 кг/м³ при CS(10) 70–80 кПа, EPS 150 — це 23–28 кг/м³, а 30 кг/м³ — це вже EPS 200. Багато фасадних плит взагалі не декларують CS(10) — лише TR і BS — бо на фасаді на них ніхто не наступає.

Практична дрібниця для об'єкта: EUMEPS ухвалила колірне кодування, яке наноситься щонайменше на один кант плити — EPS 60 із двома синіми смугами, EPS 80 з оранжевою, EPS 100 з чорною, EPS 150 з жовтою, EPS 200 з двома чорними. Додаткова червона смуга означає антипірен — а EPS без антипірену має клас Euroclass F без випробування.

Часта помилка при підлогах: CS(10) — це не допустиме робоче навантаження. Це напруження при 10% деформації в короткому випробувальному тесті. Для тривалого навантаження декларується окремий показник — повзучість під тиском CC за EN 1606. Саме тут фасадні плити EPS найчастіше пишуть NPD, а плити XPS для підлоги під стяжку декларують його.

λ EPS: залежить від густини

Теплопровідність EPS не є константою. За даними EUMEPS декларована величина коливається від 0,038 Вт/(м·К) для EPS 60 до 0,034 для EPS 200 і 250, а для білого EPS доведено залежність між λ та об'ємною густиною в діапазоні 8–55 кг/м³. Речення «λ пінопласту — 0,038» неповне, доки не вказано, про який клас ідеться.

XPS за EN 13164 декларується в діапазоні 0,030–0,038 Вт/(м·К) залежно від класу й товщини, при цьому звичайні фасадні та цокольні плити мають 0,033–0,035. Реальна плита, код якої ми цитували, декларує 0,033 для товщин 20–60 мм і 0,034 понад 60 мм — і прямо додає «через 25 років». Це варте уваги: XPS декларує зістарене значення, бо спінювальний газ у його комірках поступово заміщується повітрям. З 1 січня 2020 р. регламент ЄС щодо фторованих парникових газів заборонив для XPS використання ГФВ із потенціалом глобального потепління понад 150, і виробники перейшли на CO₂ та ГФО. EPS втрачати нічого: його комірки заповнені повітрям ще із силосу витримки, тому λ не дрейфує. Обидва матеріали порівнюються не «сьогодні», а на 25-й рік — і саме тому різниця в каталогах менша, ніж можна очікувати.

У міліметрах: для R = 1,0 м²·К/Вт потрібно 33 мм XPS або 38 мм білого EPS 60 — при цьому 0,033 є значенням для тонких плит XPS, тобто найсприятливішим для XPS. П'ять міліметрів — на фасаді цілого будинку це гроші, на цоколі це не аргумент.

Сірий (графітований) EPS

При такому легкому матеріалі частина теплопередачі відбувається не крізь полімер чи повітря, а через теплове випромінювання крізь комірки. Вбудований графіт поглинає і відбиває частину інфрачервоного випромінювання, і цей канал частково закривається — звідси сірий колір. Виробники рекламують «до 20%» кращу ізоляцію, але при однаковій густині різниця становить приблизно 13–15%: при 15 кг/м³ графітований EPS дає ≤0,032 Вт/(м·К) проти ≥0,037 у білого. Декларовані значення — 0,031 при CS(10) 70 кПа і 0,030 при EPS 100 та 150 — тобто діапазон 0,030–0,032.

Отже, графітований EPS при 15 кг/м³ вже кращий за λ, ніж XPS — за ціну EPS плюс надбавка, але без жодної з переваг XPS щодо води й навантаження. Графіт має і свою ціну: сіра плита сильно нагрівається на прямому сонці. Виробники прямо пишуть не піддавати її дії УФ і працювати під навісом, бо інакше плити деформуються і зчеплення з основою погіршується.

Вода: тут справжня різниця

Стандарти випробовують водопоглинання двома способами. EN 12087 (метод 2A) занурює зразок повністю на 28 днів і дає WL(T) — водопоглинання при зануренні в об'ємних відсотках. EN 12088 вимірює поглинання шляхом дифузії при градієнті вологості і дає WD(V). Обидва скасовано у 2019 р. на користь EN ISO 16535 та EN ISO 16536, але технічні паспорти й досі цитують старі номери.

Реальні декларації: плита XPS з CS(10) 300 кПа заявляє WL(T) 0,7 об.% і WD(V) 3 об.%. Фасадна плита EPS, яка взагалі декларує цей показник, заявляє WL(T)4 — до 4 об.%. Опубліковані порівняння дають 2–4 об.% для EPS — і, всупереч очікуванням, це не залежить від густини: виміряний EPS 100 вбирає більше, ніж EPS 200. XPS декларує ≤0,7 об.%, що є і найнижчим рівнем, який EN 13164 взагалі дозволяє декларувати; реально виміряне значення ще нижче. Причина — міжгранульні пустоти. Паропроникність підпорядковується тій самій логіці: табличний коефіцієнт µ EPS становить 20–40 для типів від EPS 30 до EPS 80, 30–70 для EPS 90 до EPS 150 і 40–100 для EPS 200 і вище, тоді як XPS декларує 50–150; ISO 10456 табулює 150 для XPS і 60 для EPS, а діапазон до 250 походить з екологічної декларації галузі, а не з ISO. EPS «дихає» більше — перевага для фасаду, який має висихати назовні, недолік для плити в ґрунті.

Проте число, яке переконує клієнта, — третє. За ISO 10456 теплопровідність зростає з вологовмістом, і то швидко. Для матеріалу з декларованою λ 0,036 Вт/(м·К): при 1 об.% води стає 0,037; при 2% — 0,039; при 3% — 0,041; при 5% — 0,044; при 10% — 0,054. Перекладаючи на практику: EPS, що вбрав 5 об'ємних відсотків води, працює з λ 0,044 — на понад 20% гірше за сухий сам себе. XPS при 0,7% практично не змінюється. EUMEPS публікує і коефіцієнти перерахунку: плита з рівнем WL(T)5 множиться на 1,11 у дренованій конструкції та на 1,22 у недренованій, а плита з WL(T)1 — лише на 1,02 і 1,04.

Висновок: над землею, за штукатуркою, EPS не вбирає воду, і питання не постає. У ґрунті, під плитою і в інверсійному даху постає — і там EPS є неправильним матеріалом.

Навантаження, мороз і розмірна стабільність

Тиск. Стокові типи EPS покривають 60–250 кПа, а спеціальні сягають 500. Звичайні класи XPS на ринку — 200, 300, 500 і 700 кПа. Діапазони перетинаються — різниця в тому, що для XPS високі класи є звичайними, а для EPS — спеціальним замовленням.

Мороз. Морозостійкість випробовують за EN 12091 — 300 циклів від сухого при −20 °C до мокрого при +20 °C — і вона потрібна лише там, де матеріал постійно перебуває у воді при переході через нуль. Вимірювання показують, що EPS з густиною понад 20 кг/м³ і міцністю на згин щонайменше 150 кПа не руйнується від таких циклів, а для морозостійкої ізоляції рекомендують 22 кг/м³ і вище. Наслідок: фасадний EPS 70 при 15 кг/м³ не є плитою для цього застосування — не тому, що EPS не витримує морозу, а тому, що цей клас не витримує.

Розміри і температура. Стокові типи декларують розмірну стабільність DS(N) 0,5%, плюс DS(70,90) або DS(70,-) для поведінки при 70 °C і високій вологості; EPS продовжує мінімально усаджуватися після формування, тому витримка блоків — не зайвий крок. EUMEPS наводить діапазон застосування від −180 до +80 °C, причому нижня межа походить із кріогенних випробувань механічних властивостей — вона описує виживання, а не оптимальну роботу. Верхня межа — реальна: понад 80 °C матеріал розм'якшується, усаджується і врешті плавиться, а під навантаженням стеля падає ще нижче — виробники декларують DLT при 70 °C. XPS працює від −50 °C до +75 °C — той самий порядок, тому температура рідко буває критерієм вибору.

Де місце кожного

Близько 75% європейського виробництва EPS іде в будівництво, переважно на теплоізоляцію: для великих сухих площ EPS — правильний матеріал і за ціною, і за вагою. EPS доречний у фасадах ETICS, дахах під захисним шаром, внутрішній ізоляції, порожнинах у мурованих стінах і підлогах із класом, обраним за навантаженням, а також поза будівництвом — упаковка, геопіна, формовані елементи, серцевини легких панелей. XPS доречний у цоколі, периметральній ізоляції нижче нульової позначки, інверсійному даху, під стяжкою і бетонною плитою, паркінгових плитах, холодних приміщеннях, басейнах — тобто усюди, де є навантаження або волога.

У декоративних панелях для вхідних дверей логіка та сама, але серцевина герметично капсульована між двома лицьовими сторонами і не бачить ні дощу, ні ґрунтової вологи — тому вибір там робиться за іншими критеріями: товщина, фальц профілю та міцність кріплення. Це розглянуто в статті про серцевину та товщину панелі, а узагальнені коефіцієнти матеріалів — у технічних параметрах. Панелі, виготовлені на замовлення болгарським виробником, збираються саме з урахуванням цієї різниці.

Ціна: EPS виграє на квадратному метрі термоопору

Цифри залежать від ринку: опубліковані порівняння дають EPS приблизно на 10–30% більше термоопору за ті самі гроші, а на деяких ринках плита XPS коштує приблизно вдвічі дорожче на об'єм. Напрямок незмінний — за однакового R EPS коштує менше. Тому фасади цілих будинків роблять з EPS, а XPS зберігають для метрів без альтернативи: платити ціну XPS за сухий фасад — це витрата без користі, а економія на XPS у цоколі оплачується вологою в стіні.

Помилки, які коштують грошей

1. EPS нижче нульової позначки. Плита вбирає воду з ґрунту, λ погіршується за ISO 10456, і ізоляція працює на 10–20% гірше. Крім того, фасадний EPS взагалі не декларує WL(T) — ніхто не обіцяв, що він це витримає.
2. EPS під стяжкою неправильного класу. EPS 60 під навантаженою плаваючою стяжкою зминається. І що важливіше: вибір робиться не за CS(10), а за повзучістю під тиском CC, яку фасадні плити не декларують.
3. Число плутають з густиною. EPS 100 — це не «100 кг/м³» і не «10 см» — це 100 кПа при 10% деформації.
4. Плита залишається на сонці. XPS покривають протягом до 60 днів (до 90 за іншим джерелом) — під УФ поверхня вицвітає і кришиться. Графітований EPS вимагає навісу з першого дня.
5. Клеї та фарби на розчинниках. Полістирол розчиняється ароматичними розчинниками — однаково для EPS та XPS. EUMEPS рекомендує при незнайомому продукті робити пробу на місці (швидшу при 50 °C замість 20 °C), оцінену за шкалою DIN 53428. Використовуйте лише продукти, заявлені як сумісні з полістиролом.
6. Порівняння λ без класу. «EPS — це 0,038, XPS — 0,033» правильно лише якщо EPS білий EPS 60. Якщо він графітований, цифри міняються місцями.

Пожежа: Euroclass E та антипірени

Полістирол — органічний матеріал, і він горить: теплота згорання становить 40 МДж/кг, або 400–2000 МДж/м³ залежно від густини. Проте внесок у пожежне навантаження обмежений саме тому, що матеріал такий легкий. Понад 80 °C EPS розм'якшується, усаджується і плавиться, а з розплаву виділяються горючі гази. Розплавлений EPS зазвичай не займається від іскри чи тліючої сигарети, але маленьке полум'я підпалює стандартний EPS без антипірену миттєво. За даними EUMEPS, виміряними за ASTM D 1929, займання при чергуючому полум'ї настає при 360 °C для стандартного EPS і 370 °C для антипіренового типу, а самозаймання розплаву — при 450 °C.

З антипіреном EPS досягає класу E за EN 13501-1 — того самого класу, який декларує і XPS. До 2015 р. антипіреном був HBCD, циклоаліфатична органобромна сполука; його заборонено як стійкий органічний забруднювач за Стокгольмською конвенцією та за REACH з серпня 2015 р., і замінено на полімерний антипірен PolyFR — блокспівполімер полістиролу і бромованого полібутадієну. Два уточнення позбавляють суперечок на об'єкті: клас E стосується плити, а не конструкції (складання доводиться за EN 13823 та EN ISO 11925-2), а вимоги щодо висоти будівлі і протипожежних відсіків — національні.

Переробка

Оскільки EPS приблизно на 98% складається з повітря, основна витрата при переробці — не матеріал, а транспортування, тому зібраний EPS компактують на місці. Чистий EPS переробляють механічно (найменш енергоємний варіант) і повертають у виробництво. За звітом EUMEPS 2021 року, загальний рівень переробки відходів EPS у Європі становить 30%, але за цим числом стоять дві дуже різні реальності: 38% для упаковки і лише 10% для будівельного EPS. У окремих потоках, як-от ящики для риби, Нідерланди досягають 90%. Старі плити з HBCD — окрема проблема, для якої створено такі схеми, як PolyStyreneLoop. З 3 липня 2021 р. в ЄС заборонено виводити на ринок EPS-контейнери для їжі, стаканчики та посуд для напоїв разом із їхніми кришками та накривками.

Як прочитати технічний паспорт за одну хвилину

1. Який стандарт — EN 13163 означає EPS, EN 13164 означає XPS.
2. λD і за якої товщини — для XPS перевірте, чи це «через 25 років», для EPS — для якого класу вказано.
3. CS(10) — і чи задекларовано CC для тривалого навантаження.
4. WL(T) і WD(V) — NPD означає, що плита не для вологого середовища.
5. MU (µ) — для конденсації в стіні.
6. DS — розмірна стабільність, зокрема при 70 °C.
7. Реакція на вогонь — клас E і чи матеріал з антипіреном (червона смуга).
8. Густина — найкращий одиничний індикатор якості плити EPS.

Що варто запам'ятати: EPS і XPS — це той самий полімер з різною структурою — гранули проти однорідної піни — і вся різниця йде звідти. EPS для сухого фасаду й великої площі, XPS — для всього, що під навантаженням або у вологому середовищі. І ніколи не порівнюйте λ, не сказавши, про який клас EPS ідеться.

Якщо ви обираєте матеріал для конкретної конструкції, перегляньте матеріали і підхід до вибору, ознайомтеся з каталогом або надішліть запит — відповідь на питання «EPS чи XPS» майже завжди криється в тому, де саме стоятиме плита.