Polyuretanová pěna: technické vlastnosti

Na trhu izolačních materiálů je k dispozici velké množství izolačních materiálů různého druhu, složení a technických vlastností – organické i anorganické, sypké, tekuté nebo rolované. Před izolací domu, z mnoha moderních typů tepelné izolace pro stěny, střechy a potrubí, je důležité vybrat tu nejlepší variantu s ohledem na komponenty, vlastnosti, bezpečnost a také klady a zápory každého materiálu. .

Díky rozmanitosti forem, možností a způsobů aplikace se polyuretanová pěna stává lídrem mezi izolačními materiály.

Co je polyuretanová pěna

Polyuretanová pěna (PPU) je moderní typ plastu plněného plynem, lépe známý jako „pěnový plast“. Jedná se o syntetickou pěnu s buněčnou strukturou, jejíž póry jsou vyplněny oxidem uhličitým nebo freonem, který zajišťuje tepelně izolační vlastnosti.

Polyuretanová pěna pro izolaci se získává smícháním dvou tekutých složek:

• A – polyisokyanát, který slouží jako základ procesu, nezměněná složka;
• B je polyol, který může obsahovat různé prvky v závislosti na účelu.

Až 90 % celkového objemu zmrazené pěny je v izolovaných buňkách naplněných plynem. Zbývající objem je pevná část – tenké stěny těchto vzduchových kapslí.

Charakteristika a rozsah použití polyuretanové pěny

Zvláštností polyuretanové pěny je, že má jednu z nejnižších hodnot tepelné vodivosti mezi umělými materiály. Právě tato kvalita a vynikající odolnost proti vlhkosti určuje jednu z hlavních oblastí použití polyuretanové pěny – izolace široké škály objektů a konstrukcí, od střechy, stěn budovy až po podzemní komunikace.

Polyuretanová pěna poskytuje spolehlivou tepelnou a zvukovou izolaci:

• obytné budovy s cihlovými, betonovými, dřevěnými, pórobetonovými nebo kovovými stěnami;
• průmyslová zařízení;
• skladovací prostory;
• skladování zeleniny;
• garáže, hangáry;
• sklepy;
• balkony;
• mansardy, atiky;
• koupele, sauny.

Z hlediska tepelně izolačních vlastností je polyuretanová pěna pro izolaci lepší než většina analogů. A vysoká hustota a přilnavost pěny k povrchu poskytuje maximální ochranu domova, brání odtékání teplého vzduchu a vstupu studeného vzduchu zvenčí.

Uzavřené pěnové buňky neumožňují pronikání vodní páry do konstrukce. Díky nízké paropropustnosti izolace nejen udržuje požadovanou teplotu v místnosti, ale také zabraňuje pronikání vodních částic, chrání střechu, stěny a stropy domu před ničivými účinky vlhkosti.

Při stavbě nebo při opravách s použitím polyuretanové pěny se provádí:

• izolace stěn uvnitř a vně domu;
• tepelná a parotěsná zábrana střechy;
• tepelná a hydroizolace základů;
• izolace podlahy, stropu, stropů domu;
• izolace trhlin a děr;
• izolace potrubí, komunikací v domě a na volném prostranství.

Vlastnosti výsledné polyuretanové pěny závisí na poměrech složek použitých při míchání – kapalin a různých přísad.

Velikost buněk a tloušťka stěny pěnové hmoty určuje pevnost polyuretanové pěny.

Změnou receptury a poměru komponentů se vyrábějí izolační materiály s různými vlastnostmi – od elastické elastické struktury až po tu nejpevnější hmotu. Jeden z izolačních materiálů je vhodný pro izolaci okenních a dveřních otvorů domu, druhý je vhodný pro ochranu střechy, zděných stěn budovy, železobetonových stavebních konstrukcí a třetí je vhodný pro izolaci potrubí.

Na základě strukturálních charakteristik pěny existuje několik typů polyuretanové izolace:

• elastický (měkký);
• polotuhý;
• tvrdý.

V důsledku míchání můžete získat super měkký produkt nebo naopak izolaci vyznačující se zvýšenou tuhostí.

Elastický

Velké množství otevřených buněk poskytuje materiálu zvýšenou elasticitu. Tato odrůda je podobná pěnové houbě, ale je silnější a odolnější. Hotové výrobky se prodávají ve formě rohoží nebo rolí.

Vhodné pro izolaci stěn uvnitř domu, rozvody teplé vody a střešní krytiny.

Navzdory řadě pozitivních vlastností, například lehkosti a pružnosti, jsou před měkkou polyuretanovou pěnou preferovány alternativní formy. Důvodem je nestabilita izolace vůči mechanickému namáhání.

polotuhá

Hustota materiálu je vyšší než hustota elastického materiálu. Jedná se o pěnu, která se aplikuje pod tlakem k izolaci povrchu střech, stěn a podlahových desek. Polyuretanový pěnový izolátor, který proniká do otvorů a mikrotrhlin, je hermeticky utěsní a vytvoří souvislou zvukově a tepelně izolační vrstvu.

Zmrzlá monolitická struktura se vyznačuje paropropustností a je citlivá na nadměrnou vlhkost, takže pro vnější použití bude vyžadovat další ochranu.

Pěna je vhodná pro izolační výrobky vyrobené z:

• překližka,
• dřevo,
• zaoblené klády.

Natírání zděných stěn nebo povrchů rámů polotuhou polyuretanovou pěnou vyžaduje další přípravu.

Těžké

Toto je nejběžnější typ. Navzdory své tvrdosti je materiál lehký, což výrazně zjednodušuje instalaci. K izolaci určitých stavebních konstrukcí a prvků se používají různé hotové výrobky z polyuretanové pěny – tenké plechy, desky, panely, bloky, půlválce (skořepiny).

Tepelná vodivost oxidu uhličitého vyplňujícího vnitřní kapsle je téměř o třetinu nižší než u vzduchu. V některých profesionálních systémech působí freony jako pěnidlo. To je další výhoda tuhé PU pěny s uzavřenými buňkami ve srovnání s elastickým typem.

Materiál má poměrně vysokou pevnost, parotěsné a hydroizolační vlastnosti. Dobře izoluje, ale zároveň zadržuje vodní páru a poskytuje kvalitní zvukovou izolaci.

Tvrdá polyuretanová pěna se díky svým hydroizolačním vlastnostem nejčastěji používá k izolaci podzemních skladovacích zařízení, základů a dalších povrchů v kontaktu se zemí.

Vhodné pro tepelnou izolaci cihel, betonu, kovových konstrukcí – materiálů s nízkou úrovní paropropustnosti. Tento typ polyuretanové pěny však není vhodný pro izolaci střech nebo dřevěných povrchů – v zimě se pod izolační vrstvou nelze vyhnout kondenzaci, vlhkosti, plísním, promrzání a postupné destrukci nadměrnou vlhkostí.

K ochraně dříve položených potrubí se používají výrobky ve formě půlválců nebo plášťů. Nové komunikace jsou stále častěji vyráběny z prvků předizolovaných polyuretanovou pěnou, přičemž při instalaci jsou ošetřeny pouze jejich spoje.

Vlastnosti izolace s deskami PPU

Polyuretanová pěna ve formě hotových tepelně izolačních prvků se získává různými způsoby:

• plnění do dutin;
• nástřik na opláštění nebo přímo na stěny;
• odlévání do přesných opakovaně použitelných forem;
• plechy, „skořepiny“, které se získávají vytlačováním nebo lisováním.

Pomocí desek z polyuretanové pěny různých hustot, velikostí a tlouštěk můžete izolovat stěny soukromého domu zevnitř a fasádu jakékoli budovy. Méně často se používá pro tepelnou izolaci podlah.

Izolační práce by měly začít přípravou povrchu – rovný, suchý a očištěný od prachu. Rovnost stěn ovlivňuje těsnost izolace.

Jako spojovací materiál se používá lepidlo na bázi cementu a hmoždinky se širokými hlavami. V konečné fázi izolace jsou stěny omítnuty.

Při použití pod vlivem vlhkosti a teploty desky nemění tvar ani objem, proto se snaží k sobě co nejvíce pasovat. Nesrovnalosti, díry a praskliny, které se objeví na povrchu během procesu izolace, musí být odstraněny pomocí polyuretanové pěny. Vzhledem k tomu, že materiály mají podobné složení (stříkaná pěna je jednosložková obdoba polyuretanové pěny), výsledkem je monolitický povrch, který hermeticky utěsní stěnu domu. Povlak z polyuretanové pěny vydrží desítky let.

Jako tepelně izolační vrstva se používají sendvičové panely, které rovněž využívají polyuretanovou pěnu.

Nástřik polyuretanovou pěnou a výplň tekutou polyuretanovou pěnou

Na stavbách jsou stále oblíbenější polyuretanové pěnové hmoty, které je možné nanášet na izolované povrchy pomocí stříkací pistole nebo nalévat do dutin v tekuté formě.

Mají schopnost samopěnění, velmi rychle polymerizovat a postupně tvrdnou, takže příprava požadované směsi probíhá na místě, během izolačních prací.

Jemný aerosol se prodává ve sprejích. Díky tekuté konzistenci bylo možné rovnoměrnější nanášení izolačního nátěru. Nástřik PPU umožňuje vyhnout se dodatečnému zatížení a zatížení konstrukce po zateplení.

Složení stříkané tepelné izolace, stejně jako technologie její aplikace pod tlakem, zajišťují spolehlivou přilnavost izolační vrstvy k téměř každému podkladu. To je vlastnost a jedna z hlavních výhod tohoto materiálu. Výsledná stříkaná vrstva polyuretanové pěny je vysoce pevná a zcela utěsněná – nevznikají žádné spoje, švy ani mezery.

Tekutá izolace se často používá při vyplňování omezených dutin v konstrukcích – jakéhokoli tvaru nebo velikosti. Takže po položení komunikací musí být dutiny ve stěnách a stropech vyplněny pěnící kompozicí, čímž se přeruší tepelné mosty.

Metoda je vynikající pro objekty se složitou geometrií, výčnělky a vybrání.

Základní vlastnosti pěnové izolace

Izolace polyuretanovou pěnou se rozšířila díky vlastnostem a vlastnostem samotného materiálu.

Technické ukazatele dělají z polyuretanové pěny jeden z nejoblíbenějších a spolehlivých tepelných izolátorů.

Součinitel tepelné vodivosti závisí na velikosti strukturních buněk pěnového materiálu a pohybuje se od 0,02 do 0,04 W/m*K.

Schopnost absorbovat vlhkost závisí na receptuře přípravy PU pěny. Čím je materiál hustší, tím méně vody dokáže absorbovat. Voděodolnost se zvyšuje díky speciálním látkám ve složení – vodoodpudivým.

Uzavřená porézní struktura poskytuje téměř úplnou ochranu před párou. Měkký typ polyuretanové pěny přitom volně saje a propouští páru a vodu.

Schopnost materiálu pohlcovat hluk je ovlivněna několika faktory – elasticitou, prodyšností, ale i tloušťkou izolační vrstvy a jejími tlumícími schopnostmi.

Polotuhá polyuretanová pěna má v tomto parametru nejlepší výsledky.

Materiál je velmi lehký – hustota se pohybuje od 30–80 kg/m³. Hodnoty závisí na technologii výroby.

Žádané jsou všechny možné možnosti – mohou být vyžadovány jak supertvrdé, tak elastičtější materiály. Výběr je dán cíli a účelem objektu.

Všechny typy polyuretanové pěny vykazují požární odolnost.

Na základě tohoto kritéria se polyuretanové pěny dělí do tří skupin:

• samozhášecí;
• ohnivzdorný;
• zpomalovač hoření.

K dalšímu zvýšení požární odolnosti napomáhají speciální přísady, jako jsou sloučeniny fosforu nebo halogeny.

Vztah k chemickému prostředí

Doporučuje se vyhnout se kontaktu s minerálními kyselinami a organickými rozpouštědly.

Ropné produkty nepředstavují nebezpečí pro materiál – nebojí se benzínu, olejů, alkoholů a zředěných kyselin. Prokazuje odolnost vůči esterům s ketony. Dokonce i koncentrovaná kyselina není vždy schopna jej poškodit.

Po vytvrzení za 10–20 sekund se polyuretanová pěna stává pro člověka naprosto bezpečnou. Materiál nepatří do skupiny toxických, nevznikají žádné škodlivé výpary ani prach.

Výrobci deklarovaná životnost polyuretanové pěny je minimálně 20–30 let. Reálná čísla jsou však mnohem vyšší – až půl století zůstává materiál nezměněn ve všech podstatných parametrech. Chemický stav se nemění a 9/10 všech buněk zůstává izolovaných, což vám umožňuje udržet teplo stejně efektivně a po dlouhou dobu.

Výhody a nevýhody PPU

Jako každý jiný tepelně izolační materiál má i polyuretanová pěna nejen výhody, ale i nevýhody, které je třeba vzít v úvahu.

Kromě vysoce kvalitní tepelné a zvukové izolace jsou výhody materiálu:

Nástřik PPU je zaručená přilnavost k povrchům jakéhokoli tvaru, z jakýchkoli materiálů (cihla, sklo, dřevo, beton, kov). Konfigurace, rozměry a také míra odchylky roviny od přímosti nejsou zvlášť důležité.

• Kompletně utěsněno

Na rozdíl od panelové nebo listové verze je polyuretanová pěna pevnou vrstvou, která těsně přiléhá ke konstrukci. Nejsou zde žádné spoje, švy ani další otvory.

• Odolnost vůči nízkým a vysokým teplotám

Materiál nemění své technické vlastnosti na pozadí náhlých změn teplot, nereaguje na náhlé ochlazení nebo očekávané oteplení v průběhu roku – nehrozí mu smrštění ani roztahování.

• Biologická neutralita

I když je polyuretanová pěna pravidelně vystavována vlhkosti, nehrozí jí plíseň nebo plíseň.

• Neškodné pro lidi

Komponenty pro výrobu mají nízkou úroveň toxicity, ale pěnová, tvrzená polyuretanová pěna nepředstavuje zdravotní riziko.

Tepelněizolační vrstva díky své nízké hmotnosti nezatěžuje konstrukci. Izolace s polyuretanovou pěnou pomáhá, aby základna byla mnohem pevnější.

• Minimální doba přípravy, rychlost práce

Směs se připravuje na místě a objem komponent je minimální, což výrazně snižuje finanční náklady.

Při izolaci stavebních konstrukcí nevyžadují předběžnou přípravu a stříkání polyuretanové pěny trvá velmi málo času.

• Strach z ultrafialového záření

Agresivní působení slunečního záření vede k rychlému opotřebení materiálu, který lze chránit omítkou, různými panely nebo běžnou barvou.

• Doutnající v ohni

PPU nepodporuje spalování. Pod vlivem otevřeného ohně nedojde ke zvýšené teplotě spalování – povlak nehoří, ale začíná doutnat, proto tam, kde hrozí požár, je jeho použití zakázáno.

Mezi nevýhody patří vysoká cena samotného materiálu a také práce spojené s postřikem, například v Moskvě a regionu.

Navzdory zjevné jednoduchosti technologie existuje řada funkcí, které znají pouze specialisté, takže se nedoporučuje instalovat sami. K provedení práce bude vyžadováno speciální vybavení a přísné dodržování stanovených požadavků.

Výhody polyuretanové pěny oproti jiným izolačním materiálům

Při výběru tepelné izolace bude užitečné provést srovnávací analýzu několika možností.

Výhody polyuretanové pěny ve srovnání s podobnými materiály:

1. Velmi nízký koeficient tepelné vodivosti.
2. Nátěr s dobrou přilnavostí může mít velkou plochu a jednotnou strukturu – bez švů nebo spojů.

• Životnost – polyuretanová pěna nemrzne, nehnije, nerozkládá se, neničí ji voda, kolísání teplot vzduchu a půdy, chemické prvky, hmyz nebo hlodavci.
• Používá se nejen k tepelné a zvukové izolaci, ale také k ochraně proti vlhkosti, páře a korozi.

Nejbližší analog – minerální vlna – je v řadě ukazatelů horší než polyuretanová pěna:

• Minerální vlna nemá v okamžiku stlačení žádnou pevnost;
• míra absorpce vody pěnou je několikrát nižší;
• polyuretanová pěna neobsahuje formaldehydy, fenoly, které tvoří minerální vlnu;
• neuvolňuje vlákna do vzduchu, proto nevyvolává alergie.

PPU je osvědčený tepelný a zvukový izolant, který vyžaduje při provozu rozumný přístup. Ideální pro mnoho objektů, ale zároveň má doporučená omezení použití.

Aktivní výroba tohoto materiálu začala v 60. letech dvacátého století. S poválečným vzestupem průmyslového sektoru se polyuretanům, zejména polyuretanové pěně, dostalo zvláštní pozornosti. Nejčastěji můžete slyšet o použití tohoto materiálu ve stavebnictví a výzdobě interiérů: izolace stěn vně a uvnitř budovy, tepelná, hydroizolační, zvuková izolace, dekorace, vyplňování dutin atd. Toto však není úplný seznam použití polyuretanové pěny. Používá se také:

— V automobilovém průmyslu;
— Při výrobě nábytku;
— Pro výrobu dětských hraček a upomínkových předmětů;
— V domácích spotřebičích, rádiových zařízeních;
— Pro bezpečnost přepravy;
— Jako izolační materiál pro hlavní potrubí a komunikace;
— K výrobě oděvů, obuvi;
— V oboru strojírenství.

K izolaci potrubí a komunikací se často používá již vytvrzený polyuretan určitého tvaru, který se pro svůj vzhled a účel nazývá plášť z polyuretanové pěny. Tento hotový izolační materiál se snadno instaluje a nevyžaduje další údržbu. Vlastnosti polyuretanové pěny v jakémkoli stavu převyšují analogové materiály. Díky dalším stabilizátorům zavedeným do jeho složení získal odolnost vůči nízkým a vysokým teplotám a poměrně dlouhou životnost.

Oblast použití polyuretanové pěny

Izolace stěn polyuretanovou pěnou vně i uvnitř

Některé parametry ve vlastnostech látky se výrazně liší. To závisí na přísadách přidaných do původní směsi. Zpočátku měl materiál trochu jiné parametry, které se postupem času dostaly na jiného jmenovatele. Například krátká životnost a vysoká hořlavost nebyly vítány při venkovní izolaci stěn, izolaci potrubí a podobně. Vlastnosti a charakteristiky polyuretanové pěny byly neustále zdokonalovány a zdokonalovány. Průměrné statistické charakteristiky polyuretanové pěny jsou dnes konstantní hodnotou.

Fyzikální vlastnosti polyuretanové pěny

Fyzikální vlastnosti polyuretanové pěny

Parametry fyzikálního stavu polyuretanové pěny jsou následující:

— Zdánlivá hustota — 30-100 kg/m 3 ;
— Napětí na přetržení při ohybu — 0,2-1,3 MPa;
— Napětí při přetržení ve stlačeném stavu — 0,15-1,2 MPa;
— Absorpce vlhkosti — 3 % obj. za týden;
— Tepelná vodivost — 0,020-0,035 W/m 0 C.

Interakce polyuretanové pěny s látkami

Polyuretanová pěna interaguje s různými látkami odlišně. V závislosti na prostředí, ve kterém se produkt z polyuretanové pěny nachází, se projeví určité vlastnosti látky. To je třeba vzít v úvahu před nákupem polyuretanové pěny pro použití v konkrétní oblasti. Polyuretanová pěna je zcela odolná vůči následujícím látkám:

1. Voda (obyčejná, mořská, dešťová, destilovaná);
2. Nízká koncentrace alkalického prostředí;
3. Benzen, xylen, benzín, petrolej, toluen;
4. roztok KOH (koncentrovaný);
5. Tuky, oleje rostlinného a živočišného původu.

Při interakci s látkami obsahujícími alkohol a také při vystavení acetonu, styrenu, ethylacetátu, kyselině chlorovodíkové, methylenchloridu, tetrachlormethanu materiál bobtná. Když se objeví v kyselině sírové nebo dusičné, rozpustí se.

Tepelné panely PPU

PPU deska s opláštěním – střešní prvek

Technologie nanášení polyuretanové pěny

Hlavními způsoby aplikace hmoty jsou technologie lití a stříkání. Obě metody využívají speciální vybavení nezbytné pro dodržení technologických norem. Cena zařízení PPU se liší, vše závisí na jeho vlastnostech, možnostech a výrobci.

Aplikace polyuretanové pěny nástřikem

Jedním z hlavních použití tohoto materiálu je jeho použití ve stavebnictví pro tepelnou izolaci budov od fasády, střechy a základů. Izolace polyuretanovou pěnou má mnoho výhod, které jsou důležité pro další provoz budov, z nichž hlavní jsou těsnost a odolnost proti vlhkosti. Materiál se snadno aplikuje pomocí speciálního zařízení na stěny, podlahy a stropy, což umožňuje výrazně snížit tepelné ztráty a eliminovat pronikání vlhkosti.

Nádoby tepelně izolované polyuretanovou pěnou

Pro nástřik se používá jemný aerosol tvořený polyuretanem a vzduchovými bublinkami. Pro aplikaci na povrch použijte PPU stříkací pistoli nebo instalaci se stříkacím zařízením. Technologie připomíná použití stříkací pistole při lakování. Kromě izolace a izolace plochých ploch polyuretanovou pěnou lze stejnou metodou izolovat potrubí, ploty, oblouky, stropy, dokonce i složité a objemné konstrukce. Takové příležitosti poskytuje vysoká přilnavost a lehkost látky.

Tepelné izolace PPU střech, podlah a stěn

Výplň polyuretanovou pěnou

Tato technologie se používá pro výrobu produktů z polyuretanové pěny. Při nanášení hmoty na velké plochy je vhodnější použít metodu nástřiku polyuretanem. Naléváním do speciálních forem vzniká hotový výrobek, takto se vyrábí:

— PPU plášť, který se používá pro potrubí různých průměrů;
— Architektonické a nábytkové dekory;
— Stavební a dokončovací desky, panely, klády;
— Dekorativní povrchy;
— Včelí úly;
— Samostatné prvky ventilačních systémů a mnoho dalších produktů.

skořepiny a desky z PU pěny

PPU plovák a okno – prvek ventilačního systému

Vyplnění polyuretanovou pěnou probíhá následovně. Potřebné množství látky se umístí do připravených forem. Zpravidla je malý, protože polyuretanová pěna se před vytvrzením výrazně zvětší. Směs naplní formu a po 20-25 sekundách ztvrdne. Formy se používají s jakýmkoli, dokonce i velmi složitým a malým reliéfem. Na rozdíl od spreje z polyuretanové pěny je licí směs po vstupu do formy nasycena vzduchem.

Slibným směrem ve stavebnictví je aplikace polyuretanové pěny mezi kulatiny. Hmota nejen utěsňuje spáry, ale také lepí polena dohromady. Cena takových kulatin s polyuretanovou pěnou je o něco vyšší než obvykle, ale výhody jsou nepopiratelné.