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WDVS aus Polystyrol

August 2013 Nachdem wir Sie in unserer zweiten Folge über Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) in einem einführenden Grundkurs informiert haben, setzen wir unsere Serie jetzt mit der Vorstellung der einzelnen Dämmmaterialien fort: Zunächst Expandierter Polystyrol-Hartschaum (EPS) und Extrudierter Polystyrol-Hartschaum (XPS). Etwa 80 Prozent Marktanteil haben die beiden Dämmstoffe, die preislich interessant sind.


Es war das Jahr 1941, als das US-Verteidigungs-Ministerium der Dow Chemical Company in Midland, Michigan den Auftrag erteilte, einen Schaumstoff zu entwickeln, der sowohl leicht und feuchtigkeitsunempfindlich als auch hoch druckbeanspruchbar sein sollte. Warum? Nun, man befand sich mitten im Zweiten Weltkrieg und die USA benötigten schnell installierbare und belastbare Schwimm- und Auftriebskörper für militärische Landemanöver und Flussüberquerungen, zum Beispiel in Europa.



nach obenWie wird XPS hergestellt?

Polystyrol-Extruderschaumstoff wird in einem kontinuierlichen Extrusionsprozess hergestellt: Treibmittelfreies Polystyrol-Granulat wird in einem Extruder aufgeschmolzen und unter Zugabe von Treibmittel über eine Breitschlitzdüse kontinuierlich ausgetragen. Der entstehende Schaumstoff ist homogen, geschlossenzellig und wird in Form von Platten angeboten.

nach obenExtrudierter Polystyrol-Hartschaum (XPS)

Dow führte den Auftrag erfolgreich durch und entwickelte das Wunschmaterial – der erste extrudierte Polystyrol-Hartschaum war geboren. Nach dem erfolgreichen, aber begrenzten Einsatz im Krieg fanden sich aufgrund der guten wärme- bzw. kältedämmenden und feuchtigkeitsbeständigen Eigenschaften des Schaumstoffes bald weitere Einsatzmöglichkeiten, zum Beispiel im Schiffsbau, in Kühlhäusern und sogar bei der Blumendekoration.

Sehr schnell hatten die Einsatzgebiete im Baubereich alle anderen Anwendungen überflügelt – der blaue Dämmstoff wurde in Wohn- und Industriebauten zur Wärmedämmung in Wänden, Böden und auf Dächern verbaut. Auch das Umkehrdach wurde "erfunden" und als weiterer extremer Anwendungsfall zählt die Versorgungsstraße der Alaska-Öl-Pipeline. Dort wurde der Dämmstoff als Frostschutzschicht unterhalb der Straße verlegt.

nach obenWie unterscheidet sich XPS von EPS?

Durch verschiedene Herstellverfahren entstehen zwei unterschiedliche Polystyrol-Hartschaumstoffe: Extrudierter Polystyrol-Hartschaumstoff (XPS) und expandierter Polystyrol-Hartschaumstoff (EPS). Wesentliche Unterschiede in den technischen Eigenschaften beider Hartschäume sind die höhere Druckfestigkeit von XPS, das bessere Wärmedämmvermögen und die dauerhafte Resistenz gegen Feuchte. Daher gehen wir im Folgenden verstärkt auf XPS ein.

nach obenXPS-Güteüberwachung

Polystyrol-Extruderschaumstoffe werden nach DIN EN 13164 hergestellt. Sie sind durch die Bauregelliste B1 des DIBt und durch bauaufsichtliche Zulassungen des DIBt baurechtlich eingeführt. Dadurch unterliegen sie der Güteüberwachungspflicht durch unabhängige, staatlich anerkannte Prüfinstitute, wie dem Forschungsinstitut für Wärmeschutz (FIW), München, der Forschungs- und Materialprüfanstalt (FMPA), Baden-Württemberg und der Materialprüfungsanstalt (MPA) in Nordrhein-Westfalen.

nach obenXPS-Bauanwendungen

XPS wird überwiegend dort eingesetzt, wo eine hohe Feuchtigkeits- und Druckbelastbarkeit in Verbindung mit hoher Wärmedämmfähigkeit gefordert werden.

Die wichtigsten Anwendungen von XPS sind deshalb druck- und/ oder feuchtebeanspruchte Anwendungen, wie die Wärmedämmung erdberührter Bauteile (Perimeterdämmung).

nach obenTypische Anwendungen für XPS sind:

  1. Perimeterdämmung der Kelleraußenwände und der Bodenplatte
  2. Flachdachdämmung nach dem Umkehrprinzip (Umkehrdach)
  3. Wärmedämmung hochbelasteter Industriefußböden
  4. Außenwanddämmung, insbesondere Wärmebrückendämmung von Betonbauteilen und als Kerndämmung in zweischaligem Mauerwerk
  5. Wärmedämmung von Decken in landwirtschaftlichen Bauten
  6. Wärmedämmung von Steildächern oberhalb der Sparren

Außerdem:
  • Innendämmung von Wänden
  • Innendämmung von Decken
  • Wärmedämmung von Steildächern unterhalb der Sparren

1. Perimeterdämmung

Der extrudierte Polystyrol-Hartschaum hat sich in der Anwendung als außenseitige Wärmedämmung erdberührter Bauwerksteile – Perimeterdämmung – seit mehr als 30 Jahren bewährt. Die hohe Druckfestigkeit, Feuchtigkeitsunempfindlichkeit sowie das zähelastische Materialverhalten ermöglichen eine große Anwendungsbreite.

XPS-Dämmstoffe werden zur außenseitigen Wärmedämmung von Kelleraußenwänden und Kellerfußböden sowie generell Böden auf Erdreich verwandt. Diese Anwendung ist für XPS genormt und bedarf keiner bauaufsichtlichen Zulassung.

Einige XPS-Produkte können sogar im Grundwasser und unter Gründungsplatten von Gebäuden eingesetzt werden. Hierfür ist eine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich. Die Perimeterdämmung mit XPS stellt gleichzeitig den Schutz der Bauwerksabdichtung dar. Andere Spezialprodukte ermöglichen die Kombination der Funktionen von Dränung, Schutz und Wärmedämmung.

2. Wärmedämmung von Flachdächern

XPS wird vorwiegend für die Wärmedämmung von Flachdächern nach dem Umkehrdachprinzip eingesetzt.

Nach diesem Konstruktionsprinzip liegt die Wärmedämmschicht oberhalb der Dachabdichtung. Das bietet hinsichtlich der Langlebigkeit der Dachabdichtung und der gesamten Dachkonstruktion Vorteile. Die Dachabdichtung wird gegen thermische und mechanische Einwirkungen während der Bau- und der Nutzungsphase wirksam geschützt. Besonders wichtig ist diese Schutzfunktion für genutzte Dächer.

Das Umkehrdach mit XPS hat sich international seit mehr als 40 Jahren bewährt. Die ständige Weiterentwicklung von XPS und seiner Anwendungen führte dazu, dass XPS auch in extensiv und intensiv begrünten Dächern sowie in Parkdächern eingesetzt werden kann. Hierfür ist eine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich.

Es stehen auch Spezialprodukte mit einseitiger mineralischer Beschichtung für die nachträgliche wärmeschutztechnische Sanierung von Flachdächern (Plusdach) zur Verfügung.

3. Bodendämmung

XPS eignet sich als Wärmedämmstoff für eine breite Palette von Fußbodenkonstruktionen. Es werden Produkte mit differenzierter Druckfestigkeit angeboten. Damit können sowohl Fußböden in Büros, Werkstätten und Verkaufsräumen als auch Fußböden von Industriehallen, Lagern und Kühlhäusern wärmegedämmt werden.

Neben der hohen Druckfestigkeit und den dauernd aufnehmbaren hohen Spannungen ist das charakteristische zähelastische Verhalten von XPS von entscheidendem Vorteil für diese Anwendungen.

4. Außenwanddämmung

XPS eignet sich auch für die Dämmung von Wärmebrückenbereichen in Außenwänden und für die Kerndämmung von zweischaligem Mauerwerk:

Die Dämmung von Wärmebrücken ist besonders bei hochgedämmten Konstruktionen wichtig. Außenwandbereiche, die wegen statischer Anforderungen in Beton ausgeführt werden müssen, erhalten durch das Einlegen von XPS in die Schalung die erforderliche Wärmedämmung. Dafür eignen sich XPS-Dämmstoffe mit rauer oder geprägter Oberfläche aufgrund ihrer sehr guten Haftfestigkeit auf Beton. Außerdem können diese Wärmedämmplatten problemlos fachgerecht verputzt werden. Die XPS-Dämmplatten stellen einen festen, nicht quellfähigen, wasserabweisenden Untergrund dar.

Für die Kerndämmung von zweischaligem Mauerwerk ist XPS besonders aufgrund seiner Feuchtigkeitsunempfindlichkeit und seiner Festigkeit geeignet.

Auch die Wärmedämmung großformatiger vorgefertigter Beton-Sandwichelemente für den Industriebau ist mit XPS vorteilhaft ausführbar.

  • Klebeauftrag auf die EPS-Platten mit der Einhand-Klebepistole. | © sto
  • Besonders höchsten Belastungen soll die carbonfaserverstärkte Platte " Carbon S" von Caparol standhalten. Hagel, Fußbälle, Fahrräder und andere mechanische Einflüsse sollen der Dämmplatte keinen Schaden zufügen können. Auch Schmutzpartikel, Feinstaub und Sporen haften nicht an der gedämmten Fassade. In der schlanken Stärke von nur 10 cm erreicht sie die Wärmeleitzahl von 0,024 W/mK und erfüllt die Anforderungen der gesetzlichen Energieeinsparverordnung. Sie besteht aus Polystyrol und einem hochdämmenden Polyurethan-Kern. | © Caparol
  • Exaktes Verlegen der EPS-Platten vermeidet offene Fugen und damit zeitaufwändiges Nachschäumen. | © sto
  • Perfektion im sensiblen Detailbereich durch die Sto-Fensterbank und optimale Anschlussausbildung. | © sto
  • Voraussetzung für eine planebene Fassade: Kontrolle mit der Richtlatte. | © sto
  • Planschleifen der Dämmplatten mit dem Inoplan und automatisches Absaugen des Schleifstaubs mit dem Inoclean. | © sto

5. Wärmedämmung von Decken

Deckenkonstruktionen können mit XPS zum Beispiel als Sichtdecken in landwirtschaftlichen Bauten ausgeführt werden. Die Wärmedämmplatten werden dafür ohne Oberflächenaufdrucke mit besonderer Qualität der Schaumstoffoberfläche hergestellt.

Auch bei dieser Anwendung spielen wieder die Feuchtigkeitsunempfindlichkeit, vor allem für Stallbauten, und die Festigkeit beim Einbau größerer Plattenabmessungen eine wichtige Rolle.

XPS-Wärmedämmplatten können aber auch zum Beispiel als Verbundelemente zur nachträglichen Wärmedämmung der obersten Geschossdecke von Gebäuden eingesetzt werden.

6. Steildachdämmung

Die zunehmenden Anforderungen an den Wärmeschutz von Gebäuden führen zu großen Dämmstoffdicken bei der Steildachdämmung. Sowohl der Raum zwischen den Sparren als auch unterhalb der Sparren ist für zusätzliche Dämmstoffdicken begrenzt.

Hier bietet sich eine zusätzliche Wärmedämmung als Aufsparrendämmung an. Der große Vorteil dieser Konstruktion ist die geschlossene, wärmebrückenfreie äußere Wärmedämmschicht. Alternativ ist auch eine innenseitige Untersparrendämmung möglich.

Aufgrund seiner hohen Biegefestigkeit, Feuchtigkeitsunempfindlichkeit und leichten Handhabbarkeit eignen sich besonders XPS-Dämmstoffe für diese Anwendungen.

nach obenWeitere Anwendungen / Sonderanwendungen für XPS sind:

  • Kernschichten für Sandwichplatten
  • Rohrschalen für Kälteleitungen
  • Frostschutzschichten im Verkehrswegebau und bei Gebäuden

nach obenInnenausbau

XPS-Dämmstoffe können zum Beispiel als InnenWanddämmung und Deckendämmung mit Verputz zur nachträglichen wärmeschutztechnischen Sanierung eingesetzt werden.

Sie werden auch als Kernschicht für Fliesenträgerelemente im Sanitärbereich verwendet. Außerdem sind Verbundplatten mit unterschiedlichen Deckschichten aus Gips, Gipskarton, Holz, Kunststoff und anderen Materialien erhältlich.

nach obenFrostschutzschichten für Gebäude und Verkehrswege

Eine der klassischen Anwendungen von XPS ist der Frostschutz.

Verkehrswege, wie Straßen und Eisenbahnlinien, werden mit XPS-Spezialprodukten gegen Frosthebungen geschützt. Gleiches kann auch bei Bauwerken erreicht werden.

nach obenRückgewinnung von Energie

Recycling ist allerdings nicht immer die beste Lösung. Nicht nur bei verschmutzten oder vermischten Abfällen, auch wenn die Abfallstelle weit von der nächsten Recyclingstelle entfernt liegt, ist es umweltfreundlicher, das Material mit Energierückgewinnung zu verbrennen.

Aufgrund des Heizwertes eignet sich Polystyrol-Extruderschaum für die Verbrennung in modernen städtischen Müllverbrennungsanlagen und dient der Gewinnung von Elektrizität und Dampf für Fernheizungen. Der Ascheanfall ist gering und die Asche ist biologisch abbaubar. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Verbrennen von XPS hinsichtlich der Rauchgase vergleichbar mit dem von Holz oder anderer organischer Stoffe ist.

Selbstverständlich wird jedoch langfristig die stoffliche Wiederverwertung dieses Wertstoffes Vorrang vor der Verbrennung mit Energierückgewinnung haben. Bei der Entsorgung hat für manche Bauökologen die Verrottung hohe Priorität. XPS-Dämmstoffe verrotten aber nicht, denn gerade diese Unverrottbarkeit garantiert, dass bei besonders feuchtebeanspruchten Anwendungen die Langzeitfunktionsfähigkeit sowie gute wohnhygienische Verhältnisse erhalten bleiben.

nach obenXPS-Wiederverwendung

Will man das volle Wiederverwendungspotential der XPS-Dämmprodukte ausnutzen, sollte die Verlegung der Dämmplatten möglichst so erfolgen, dass die Platten mit nur geringer oder keiner Beschädigung zurückgebaut werden können: nichtverklebte Systeme, Trennlagen zwischen Dämmung und Beton, mechanische Befestigungen. Auf Umkehrdächern werden Platten aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum lose verlegt und können daher weitestgehend zerstörungsfrei vom Dach entfernt und auf einem anderen Dach wieder verlegt werden.

Bei einem bestehenden konventionellen Flachdach können die XPS-Dämmplatten an Ort und Stelle verbleiben, wenn zur wärmedämmtechnischen Aufwertung daraus ein Plusdach wird. Rückgebaute, wiederverwendbare XPS-Dämmplatten aus mechanisch fixierten Anwendungen können zur Dämmung von Wänden, Sockeln und Wärmebrücken eingesetzt werden. Generell gilt, dass bei ökologischem Abfallmanagement die Wiederverwendung von Baustoffen Vorrang hat vor Recycling und Entsorgung.

nach obenXPS-Recycling

Die bei der Herstellung von XPS anfallenden Produktionsabfälle werden selbstverständlich recycelt. Saubere, ungemischte Schaumabfälle können zum Beispiel bei Element-Herstellern gesammelt und zu neuem XPS-Schaum verarbeitet werden. Es existieren zum Teil regionale Abholsysteme zum Sammeln von sauberen Baustellenabfällen.

Leider ist Baustellenabfall in der Regel verschmutzt oder mit anderen Materialien vermischt. Da der Extrusionsvorgang auf Verschmutzungen sehr sensibel reagiert, ist die Rückführung solcher Abfälle in den Stoffkreislauf noch nicht möglich. An der Entwicklung von Verfahren zur Rückführung in den Stoffkreislauf wird gearbeitet.

nach obenInterne Qualitätskontrolle

Die DIN EN 13164 verpflichtet die Hersteller zur Durchführung der internen Produktionsüberwachung, auch Qualitätskontrolle oder Qualitätssicherung genannt. Diese führen die herstellerinterne Produktionsüberwachung auch aus eigenem Interesse durch, denn eine permanente Produktanalyse und -optimierung schaffen die Möglichkeiten zur effizienten Nutzung von Rohstoffen und Energie und zur Reduzierung von Abfall.

Deshalb unterliegt der Produktionsprozess neben der externen und internen Kontrolle einer permanenten Verbesserung – natürlich im Rahmen der gesetzlichen Bestimmungen und Auflagen.

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Außenwanddämmung, EPS, Flachdachdämmung, Hartschaum, Innenausbau, Innendämmung, Kelleraußenwände, Perimeterdämmung, Polystyrol, Polystyrol-Hartschaum, Recycling, WDVS, Wärmedämm-Verbundsystem, Wärmedämmung, XPS

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