همه چیز درباره «پلی‌استایرن فشرده» (XPS)

همه چیز درباره «پلی‌استایرن فشرده» (XPS)

پلی‌استایرن فشرده یا XPS عایق حرارتیِ سلول‌بسته‌ای است که با فرآیند اکستروژن تولید می‌شود. نتیجه‌اش ورق‌هایی با جذب آب بسیار کم، استحکام فشاری بالا و ضریب هدایت حرارتی پایین است. به‌خاطر همین ویژگی‌ها در کف‌سازی، دیوارهای پیرامونی، بام معکوس، سردخانه‌ها، راه‌سازی در خاک‌های نرم و ده‌ها کاربرد صنعتی دیگر استفاده می‌شود.

1) تعریف و تفاوت با EPS

• XPS (Extruded Polystyrene): پلی‌استایرنِ اکسترودشده با ساختار سلول‌بسته‌ی یکنواخت.

• EPS (Expanded Polystyrene): پلی‌استایرنِ انبساط‌یافته (پلاستوفوم) که با دانه‌های پرشده از گاز و سپس فیوژن در قالب شکل می‌گیرد.

نتیجهٔ تفاوت فرآیند:

• XPS: تخلخل کمتر، جذب آب بسیار پایین‌تر، مقاومت فشاری بالاتر، لبه‌های دقیق‌تر، قیمت بالاتر.

• EPS: نفوذپذیری بخار بیشتر، اقتصادی‌تر، تنوع دانسیته بالا، در برخی جزئیات نصب «نفس‌کش‌تر» است.

2) فرآیند تولید XPS به‌اختصار

1. گرانول پلی‌استایرن + افزودنی‌ها + عامل فوم‌زا در اکسترودر مخلوط و ذوب می‌شوند.

2. مذابِ آمیخته در قالب «دای» خارج می‌شود؛ افت فشار باعث انبساط یکنواخت و تشکیل ساختار سلول‌بسته می‌گردد.

3. کالیبراسیون، خنک‌کاری، برش، پخ‌زدن لبه‌ها (Straight, Shiplap, Tongue & Groove) و بسته‌بندی.

عامل فوم‌زا: نسل‌های جدید به سمت CO₂/HFO (کم‌پتانسیل گرمایش جهانی) رفته‌اند.

3) خواص کلیدی (مقادیر نمونهٔ رایج صنعتی)

همه چیز درباره «پلی‌استایرن فشرده» (XPS)

اعداد دقیق به «گرید» و استاندارد سازنده بستگی دارند؛ بازه‌های زیر متعارف‌اند.

• دانسیته: حدود 28 تا 45 kg/m³ (گریدهای سنگین‌تر برای باربری).

• ضریب هدایت حرارتی λ: حدود 0.029 تا 0.036 W/m·K (در شرایط خشک، 10–25°C).

• مقاومت فشاری (σ10, at 10% deformation): حدود 150 تا 700 kPa بسته به گرید.

• مدول فشاری اولیه: معمولاً 5–20 MPa (مرتبط با گرید).

• جذب آب (by volume): معمولاً < 1–2% پس از آزمون‌های غوطه‌وری/دیفیوزیون.

• نفوذپذیری بخار آب: بسیار کم‌تر از EPS (مناسب محیط‌های مرطوب).

• دمای کاربری: معمولاً تا ~75°C (نزدیک 80°C نرم‌شدگی؛ بالاتر توصیه نمی‌شود).

• رفتار آتش: ماده‌ای قابل اشتعال است؛ کلاس‌ها بسته به افزودنی دیرسوز (FR) و استاندارد ممکن است E/F (EN) یا طبقات معادل باشد. پوشش‌ها/سیستم‌های محافظ لازم است.

4) استانداردها و طبقه‌بندی‌های رایج

• EN 13164 (عایق‌های حرارتی XPS برای ساختمان‌ها)

• ASTM C578 (عایق‌های پلی‌استایرن سلولی – کلاس‌های Type IV, VI, VII … برای XPS)

• الزامات آتش‌سوزی: EN 13501-1، ASTM E84 و… (همواره مشخصات برگهٔ دادهٔ سازنده ملاک است).

5) مزایا و محدودیت‌ها

مزایا

• λ پایین و پایدار در طول عمر، مخصوصاً در شرایط مرطوب.

• جذب آب ناچیز و مقاومت فشاری بالا → مناسب کف‌های تحت بار، فونداسیون، بام معکوس.

• برش‌کاری و نصب ساده، وزن کم، پایداری ابعادی خوب.

محدودیت‌ها

• قابل اشتعال؛ در آتش دود سمی تولید می‌کند → نیازمند جزئیات ایمنی و پوشش مقاوم به حریق.

• چسبندگی به برخی ملات‌ها بدون پرایمر/توری ضعیف است؛ با حلال‌ها (تولوئن، بنزین، تینر) دچار تخریب می‌شود.

• قیمت بالاتر از EPS در بسیاری از بازارها.

• UV باعث زردشدگی/گچی‌شدن سطحی → پوشش/دفن الزامی است.

6) مقایسهٔ سریع XPS و EPS

7) کاربردهای اصلی

• ساختمان:

  • بام معکوس (Inverted Roof): زیر لایه‌های محافظ و روکاری؛ ایده‌آل به‌خاطر جذب آب پایین.

  • کف‌سازیِ تحت بار: پارکینگ، سوله، سردخانه، کف گرمایش از کف (پایداری حرارتی).

  • دیوار پیرامونی و پوسته خارجی: در سیستم‌های ETICS/EIFS با جزئیات درست.

  • فونداسیون و دیوارهای حائل: کاهش پل حرارتی و محافظت رطوبتی.

• سردخانه و صنایع غذایی: حفظ دما، کاهش بار برودتی، کف‌های باربر.

• ژئوتکنیک و راه‌سازی (Geofoam): کاهش بار سربار روی خاک‌های نرم، تثبیت شیروانی‌ها.

• حمل‌ونقل/بسته‌بندی صنعتی خاص: محل‌های نیازمند مقاومت فشاری و رطوبت پایین.

8) نکات طراحی حرارتی (ساده و عملی)

رابطهٔ پایه: R=tλR = \dfrac{t}{\lambda}R=λt​ و U=1RtotalU = \dfrac{1}{R_\text{total}}U=Rtotal​1​

مثال: اگر هدف شما برای یک بام، U = 0.25 W/m²·K باشد و سهم عمدهٔ مقاومت را XPS بدهد:

• با فرض λ = 0.032 W/m·K، برای R ≈ 4 m²·K/W به t ≈ 0.128 m (حدود 12.8 سانتی‌متر) نیاز دارید.

در عمل، مقاومت لایه‌های دیگر (هوا، عایق رطوبتی، روکار) هم لحاظ می‌شود و ضخامت نهایی ممکن است کمتر گردد. همیشه محاسبهٔ دقیقِ U-value برای کل لایه‌ها انجام دهید.

پل‌های حرارتی: لبه‌ها، بست‌ها، اسکوپ‌ها، کرتین‌وال، تیرها و اتصالات را با جزئیات اجرایی مناسب (نوارهای قطع پل حرارتی، پیوستگی عایق) کنترل کنید.

9) نکات اجرایی و نصب

• بام معکوس:

  1. آب‌بندی (membrane) روی سازه؛

  2. قرار دادن ورق‌های XPS با درزهای جابه‌جا؛

  3. لایهٔ فیلتری/بالاست (ریگ، سنگ‌ریزه یا دال‌های بتنی) برای مهار و محافظت.

• کف‌سازیِ تحت بار:

  • بسترِ تراز و متراکم؛

  • ورق‌های XPS دانسیته و گرید مناسب؛

  • توزیع بار (مثلاً بتن رویه/اسکرید با آرماتور مش)؛

  • درزهای انبساطی استاندارد.

• دیوار و ETICS/EIFS:

  • چسب‌های سازگار (پایهٔ سیمانی/پلی‌یورتان بدون حلال‌های مهاجم)،

  • توری فایبرگلاس و اندود پایه‌سیمانی،

  • پوشش نهایی مقاوم به UV و ضربه.

• اتصال و برش:

  • برش با تیغهٔ تیز/ارهٔ دندانه‌ریز یا سیم داغ؛

  • از چسب‌ها/قیرهای حلالی خودداری کنید (حلال، XPS را می‌خورَد).

• محافظت UV و آتش: پوشش‌های ضد UV و جزئیات محافظت از حریق الزامی‌اند.

10) سازگاری شیمیایی (خیلی مهم)

• ناسازگار: تولوئن، زایلن، بنزین، تینرها، برخی قیرهای حلالی، استون، کلروفرم.

• سازگار/امن‌تر: چسب‌های پایهٔ سیمانی، فوم‌های پلی‌یورتان مخصوص عایق، قیرهای پایهٔ آبی/امولسیونی (برحسب دیتاشیت).

همه چیز درباره «پلی‌استایرن فشرده» (XPS)

11) پایداری و محیط‌زیست

• بلویینگ ایجنت‌های جدید (CO₂/HFO) اثر گلخانه‌ای و اُزُن‌زدایی بسیار پایین‌تری نسبت به نسل‌های قدیمی (HCFC/HFC) دارند.

• بازیافت: مکانیکی (گرانول‌سازی) یا انرژی‌برگِردان؛ آلودگی با ملات/چسب بازیافت را سخت می‌کند، لذا طراحی برای دمونتاژ/تفکیک کمک‌کننده است.

• دوام عملکردی: در صورت حفاظت از UV، رطوبت و حریق، دوام بلندمدت مطلوبی دارد و عملکرد λ پایدار می‌ماند.

12) ایمنی، بهداشت و آتش

• قابل اشتعال: نیاز به پوشش‌ها و جزئیات مقاوم به حریق طبق مقررات محلی.

• دود و گازهای حاصل از آتش‌سوزی می‌توانند سمی باشند (CO، ترکیبات آروماتیک).

• انتشار مونومر استایرن: در محصول نهایی بسیار اندک است؛ در محیط‌های داخلیِ محدود، تهویهٔ مناسب توصیه می‌شود.

• انبارداری: دور از منابع گرما/UV/حلال‌ها؛ روی سطوح تمیز و خشک؛ مهار در فضای باز به‌خاطر باد.

13) کنترل کیفیت و آزمون‌ها

• هدایت حرارتی (λ): دستگاه‌های گرادیان حرارتی مطابق EN/ASTM.

• مقاومت فشاری σ10 و خزش فشاری: تعیین گرید باربری.

• جذب آب (Immersion/Diffusion): برای بام معکوس و کفِ مرطوب حیاتی است.

• پایداری ابعادی، برگشت‌پذیری ضخامت: برای روکارهای حساس (سنگ، سرامیک) مهم است.

• آتش‌سوزی/دودزایی: کلاس‌بندی طبق مقررات ملی ساختمان.

14) انتخاب گرید بر اساس کاربرد

• کف پارکینگ/سوله: σ10 ≥ 300–500 kPa (با توجه به تحلیل بار و دال بتنی).

• بام معکوس: گریدهای مقاوم به رطوبت با لبهٔ شیارزبان (T&G).

• سردخانه: λ پایین، کنترل درزها، جزئیات قطع پل حرارتی در لبه‌ها.

• ژئوفوم راه‌سازی: دانسیته و مدول مناسب، جزئیات مهار جانبی و زهکشی.

15) نمونه محاسبهٔ سادهٔ ضخامت

هدف: U = 0.30 W/m²·K برای دیوار خارجی با XPS اصلی‌ترین لایهٔ عایق.

• λ مفروض XPS = 0.032 → برای RXPS≈3.0R_\text{XPS} ≈ 3.0RXPS​≈3.0 به ضخامت $t=0.096$ متر (≈ 10 سانتی‌متر).

• با لحاظ مقاومت‌های لایه‌های دیگر و هوا، ممکن است بتوان 80–100 میلی‌متر را هدف گرفت.

همیشه ضریب‌ها را از دیتاشیتِ همان محصول و اقلیم پروژه اصلاح کنید.

16) پرسش‌های رایج (FAQ)

۱) آیا XPS «ضدآب» است؟
سلول‌بسته و کم‌جذب آب است، اما «مصون مطلق» نیست. جزئیات درزگیری، زهکشی و لایه‌های فیلتری حیاتی‌اند.

۲) می‌شود روی XPS مستقیم ملات داد؟
معمولاً با پرایمر/توری فایبرگلاس و ملات‌های سازگار. چسب‌های حلالی ممنوع.

۳) در بام معکوس، چرا XPS توصیه می‌شود؟
به‌خاطر جذب آب کم و پایداری λ در محیط مرطوب. لایهٔ عایق روی عایق رطوبتی می‌آید و با بالاست محافظت می‌شود.

۴) کدام‌یک اقتصادی‌تر است، XPS یا EPS؟
EPS معمولاً ارزان‌تر است؛ اما در محیط‌های مرطوب یا زیر بارهای فشاریِ بالا، XPS هزینهٔ چرخهٔ عمر کمتری دارد.

17) جمع‌بندی

پلی‌استایرن فشرده (XPS) عایقی توانمند برای رطوبت و فشار است: λ پایین، جذب آب بسیار اندک و استحکام فشاری بالا. اگرچه قواعد حریق، سازگاری شیمیایی و جزئیات اجرایی باید با دقت رعایت شوند، در کف‌های تحت بار، بام‌های معکوس، سردخانه‌ها و پروژه‌های ژئوتکنیک، XPS معمولاً انتخابی ایمن‌تر و پایدارتر از نظر عملکرد بلندمدت است.