Komplexní průvodce polyuretanovou pěnou: Od historie k moderní aplikaci

Polyuretanové (montážní) pěny jsou univerzální stavební materiály, které se stále více využívají v různých oblastech stavebnictví. Jsou nepostradatelným pomocníkem ve stavebnictví díky své univerzálnosti, vynikajícím vlastnostem a širokému spektru použití. Jejich popularita spočívá v jednoduché aplikaci, rychlém vytvrzení a výborných izolačních vlastnostech. Snadná aplikace a spolehlivé výsledky z nich činí ideální volbu jak pro profesionální stavitele, tak pro domácí kutily.

Historie a vývoj polyuretanu

Polyuretan má svou historii z doby před 2. světovou válkou. Centrem výzkumu bylo město Leverkusen v Německu u firmy BAYER. V roce 1937 profesor Otto Bayer (1902-1982) a jeho tým zjistili, že reakce alifatických diisokyanátů a alifatických dipolyolů vede ke vzniku lineárních polymerů s vysokou molekulovou hmotností.

Dalšími významnými osobnostmi, podílejícími se na procesu tvorby polyuretanu, byli američtí vědci Dr. William "Butch" Hanford a Dr. Donald Fletcher Holmes. V roce 1942 objevili skutečnost, že di-isokyanáty a stávající polyoly se dají sloučit velmi rychle, narozdíl od původní (časově zdlouhavé a finančně nákladné) německé metody. Hanfordova věta "vývoj tohoto vynálezu mi trval sedmnáct minut" se stala známou i vzhledem k faktu, že především rychlost reakce byla důležitou částí tohoto objevu. Jejich postup se používá dodnes pro výrobu většiny polyuretanových systémů.

V roce 1953 Dr. Bayer navázal spolupráci s firmou Monsanto Chemical Company a vznikla společná firma MoBay Chemical Corporation pro výrobu umělých hmot v USA. Skutečný rozmach polyuretanů nastal v roce 1957 především díky použití nových typů polyolů na bázi polyéterů.

Výroba a složení polyuretanových pěn

Základem syntézy polyuretanových pěn je reakce izokyanátů (látky obsahující chemicky reaktivní skupiny - NCO), polyolů (polyalkoholů), aminů a vody (látky obsahující hydroxylové skupiny a aminové skupiny -OH, -NH2). Volbou vhodné kombinace látek vstupujících do reakce lze získat polyuretany s různými vlastnostmi (od velmi „pružných“ elastických pěn až po „silně zesíťované“ tvrdé pěny).

Čtěte také: Vše, co potřebujete vědět o nehořlavé izolaci

Proces „vypěňování“ začíná vývinem nadouvacího plynu. Tímto plynem může být buď CO2 (uvolněný chemickou reakcí izokyanátu s vodou) nebo inertní látka freon R-XX, který se při vzrůstu teploty nad jeho bod varu mění na plyn, aniž by předtím chemicky reagoval. Předpokladem pro začátek napěňování je přesycenost reakční směsi plynem a dostatek zárodečných center pro vznik bublin. V dalším průběhu reakce se objem bublin, které mají přibližně kulovitý tvar zvětšuje až do objemové hmotnosti pěny cca 250 kg/m3. Příprava PUR pěny je tedy složitý chemický a fyzikální proces. Pro dosažení určitých vlastností PUR pěn je nutno k reagujícím složkám přimísit pomocné a přídavné látky, které ovlivňují jejich výslednou podobu. Profesionální dvoukomponentní vysoce pevná polyuretanová pěna vytvrzuje během 30 minut po aplikaci v celém svém objemu i bez přístupu vzduchu. Vyniká velmi silnou lepicí silou k různým stavebním povrchům. Díky svému složení má sníženou třídu hořlavosti a odpovídá směrnicím ČSN EN 13501-1 (DIN 4102). Po vytvrzení je objemově stálá - nesmršťuje se ani dodatečně nenabývá.

Typy polyuretanových pěn

• Jednosložkové polyuretanové pěny: Tyto pěny vytvrzují při kontaktu se vzdušnou vlhkostí. Jsou snadno použitelné a ideální pro běžné těsnění a izolační práce.
• Dvousložkové polyuretanové pěny: Vytvrzují chemickou reakcí mezi dvěma složkami, což zajišťuje rychlejší a kontrolovanější proces tuhnutí.

Všechny námi nabízené PUR pěny od Tremco Illbruck a nullifire jsou standardně vybaveny tzv. dvojitým ventilem. Jedná se o klasický výstupní uzávěr se závitem na běžnou aplikační pistoli, přičemž je v tomto uzávěru integrovaný rovněž vstup pro aplikační trubičku.

Použití a aplikace polyuretanových pěn

Polyuretanové (montážní) pěny se používají především pro těsnění, vyplňování, tepelnou či zvukovou izolaci a montáž.

Hlavní oblasti použití

• Tepelná izolace: Polyuretanové pěny poskytují vynikající tepelně izolační vlastnosti, které snižují energetické ztráty a zvyšují energetickou účinnost budov.
• Těsnění: Polyuretanové pěny jsou ideální pro těsnění spár a otvorů, těsnění oken a dveří.
• Montáž: Pěny se používají při upevňování rámů oken a dveří, instalaci parapetů a dalších stavebních prvků.
• Izolace: Díky vynikajícím tepelně a akusticky izolačním vlastnostem jsou pěny ideální pro izolaci střech, stěn a podlah.
• Vyplňování: Polyuretanové pěny se používají pro vyplňování dutin, mezer a prasklin.

Speciální technologie a jejich využití

Pro nástřiky a lití se v praxi používají dvousložkové systémy pur pěn, které se liší svými vlastnostmi (např. objemovou hmotností, startovacími časy, směšovacími poměry, výslednými fyzikálně technickými vlastnostmi, apod.).

Lití PUR pěny

Tohoto způsobu se používá především u velkoprostorových izolací jako jsou zásobníky, nádrže, energetické kanály a jiné mezistěnové izolace. Nejčastěji se provádí jako lití po vrstvách tak, aby nedošlo k deformacím nebo k poškození PUR pěny vysokou koncentrací reakčního tepla. Tento způsob se uplatňuje především při sériové výrobě izolačních prvků, u kterých se požaduje přesný rozměr a vysoká kvalita povrchu spolu s dobrými mechanickými vlastnostmi. K lití se používají systémy PUR pěny o objemové hustotě 30-250 kg/m3. Použité nadouvadlo je nejčastěji na bázi CO2. Nejrozšířenější uplatnění této technologie je ve výrobě izolačních panelů sendvičové konstrukce ve stavebním a automobilovém průmyslu.

Čtěte také: Zbavte se myší v izolaci montážní pěnou

Injektáž PUR pěny

Tato speciální technologie se používá především pro zpevňování hornin nebo zdiva, utěsňování stavebních konstrukcí proti průnikům tlakové vody (tunely, podzemní stavby, hráze vodních děl, důlní konstrukce, apod.). Princip injektáže PUR spočívá obvykle v předvrtání potřebného množství otvorů v místě aplikace, do kterých jsou upevněny speciální injektážní trysky. Injektážní PUR systém je po připojení vysokotlakého čerpadla na tyto injektážní trysky vháněn pod vysokým tlakem až do místa injektáže, kde účinkem reakce složek dojde k následnému zpevnění a zatěsnění injektované části stavby.

Stříkání PUR pěny na místě

Zpracování PUR pěny stříkáním na místě patří k nejmodernějším, ale současně k nejnáročnějším způsobům vytváření tepelných a vodotěsných izolací. PUR pěna vzniká přímo na místě směšováním dvou tekutých složek, které se na podklad nanášejí stříkáním. K nástřiku PUR pěn se používá speciální vysokotlaké zařízení se směšovací pistolí. V České republice byla první firmou PUR-IZOLACE s.r.o., která tuto technologii uvedla na trh. Dnes je rozšířeným způsobem zateplení podkroví a stropů nástřik tzv. měkkou pur pěnou. Tato zdánlivě jednoduchá technologie se rozšířila mezi řadu firem i malých živnostníků. Měkká pur pěna je ve skutečnosti tvrdá polyuretanová pěna, která je speciálně konstruována do podoby velmi lehké pěny s hustotou kolem 10 kg/m3. Toho je docíleno chemickým složením jedné ze složek, která při reakci otevře buněčnou strukturu a „napěňovací“ plyn vyjde ven. Napěňování této pěny je na bázi vody, kdy se část vody změní na CO2 a část na páru. Právě ta se ve fázi otvírání buněk dostane z pěny ven. Pěna se tak ze skupenství tekutého změní do skupenství pevného za několik sekund a svoji hustotu sníží 100×. Vzniká tedy velmi lehká pěna s otevřenou buněčnou strukturou, která má tepelně izolační parametry srovnatelné s pěnovým polystyrenem (EPS). Pěna obsahuje i tzv. retardér hoření.

V každém případě - jsou-li dodržena všechna pravidla, je nástřik pěny z hlediska izolačního bezkonkurenční. Dokonalé utěsnění, vlastnost samokotvení (pěna se zareaguje do každého podkladu), zvuková izolace, nízká hmotnost vrstvy, dlouhá životnost.

Rizika a doporučení při aplikaci stříkané PUR pěny

1. Materiál: Je důležité mít materiál (2 komponenty) od spolehlivých dodavatelů, z různých zemí (od Německa, Polska až např. Turecka). Z hlediska ekonomiky pro izolační firmu je důležité mít co nejnižší spotřebu. Ta se samozřejmě odvíjí od dodržení (nebo nedodržení) stanovené tloušťky, ale i např. obsahem zmíněného retardéru hoření, který zvyšuje cenu materiálu a jeho hustotu (hmotnost výsledné pěny). Proto lze odhadovat, že velmi levné pěny nebo aplikace mohou býti prováděny pěnou bez retadéru hoření.
2. Zpracování - nástřik: Základem je kvalitní technologické zařízení, které kontinuálně komponenty velmi přesně ohřívá, dávkuje a ve vysokém tlaku směšuje. Je řada levných zařízení, které jsou v těchto bodech rizikové. Dochází potom k nekvalitnímu zpracování pěny, což se projevuje smrštěním, zápachem nebo odtažením od podkladu.
3. Odbornost personálu: Základem je absolutní zkušenost s nastavením a provozem technologického zařízení včetně pistole ve vztahu k parametrům materiálu, resp. komponentům polyol a izokyanát.
4. Návrh řešení izolace: Nastříkat pěnu bez posouzení skladby izolované plochy, chování tepelné izolace ve vztahu k rosnému bodu, větrané mezery a dalších aspektů může být v některých případech rizikové. Před cca 10 lety, kdy se tato technologie u nás objevila, se šířila i řada lží a nesmyslů od firem, které chtěly za každou cenu prodat. Např. že pěna „dýchá“ a není potřeba parotěsné zábrany. Typická fabulace - pěna skutečně propouští vodní páry, má velmi nízký difúzní odpor. Ovšem, právě proto, je v převážně řadě případů nutné na spodní straně izolace zajistit parotěsnou zábranu, aby v případě rozdílů teplot nedošlo ke kondenzaci vodních par v izolaci. Pěna má otevřené buňky a samozřejmě obsahuje vzduch, který vždy obsahuje i určitou vlhkost. Ta potom může v bodě 0°C (rosný bod) kondenzovat na vodu a izolace přestává plnit svoji funkci. Nepravdy se objevily i o tepelně izolačních parametrech - o tom, že jsou některé měkké pěny lepší než PUR (myšleno tvrdá pěna s uzavřenou buněčnou strukturou, λ=0,023 W/m.K). Ve skutečnosti jsou pouze o něco málo lepší než pěnový polystyren EPS nebo minerální vlny. Je to především v souvislosti izolační vrstvy, beze spár a dokonalém - skutečně velmi dokonalém - vyplnění všech dutin. Zde u běžných postupů může docházet k tzn. infiltraci studeného vzduchu. Dále izolační vrstva nemá spáry ani v celkovém průřezu.

Často kladené otázky o polyuretanových pěnách (FAQ)

V této sérii často kladených dotazů se zaměřujeme na praktické využití polyuretanových pěn. Shromáždili jsme skutečné dotazy od stavebních odborníků, kteří chtějí prohloubit své znalosti a zdokonalit své dovednosti. Zaměřujeme se na reálné situace, které řešíte každý den na stavbě - díky tomu vám pomůžeme odstranit pochybnosti a posílit jistotu při práci.

Teplota aplikace a skladování

• Je možné použít pěnu při teplotě - 20°C? TYTAN odpovídá: Polyuretanové pěny mají specifické teplotní rozsahy, ve kterých je lze používat. Standardní pěny jsou určeny pro aplikaci při teplotách mezi +5 °C a +30 °C. Máme však také speciální zimní pěny, které lze použít i při teplotách až -10 °C, a některé dokonce až -20 °C. Při aplikaci pěny při nízkých teplotách je velmi důležité, aby byla před použitím skladována na teplejším místě. Ideálně by měla být při pokojové teplotě. To umožňuje pěně správně expandovat a rovnoměrně vyplnit mezery. Pro vysoké teploty nad +30 °C existují také speciální pěny, které mají lepší vlastnosti. Letní pěny fungují lépe při teplotách +30 °C, což znamená, že je můžete bez obav používat v létě.
• Je možné použít pěnu při teplotě - 20°C? TYTAN odpovídá: Ano, pokud jde o speciální zimní nebo letní varianty. Před použitím v mrazu ale skladujte pěnu při pokojové teplotě, aby správně expandovala.
• Lze skladovat pěnu v mrazu? TYTAN odpovídá: To se nedoporučuje. Při mrazivých teplotách pěna ztrácí své vlastnosti, hůře se nanáší a vytvrzuje. PU pěny skladujte vždy v suchu, ve stínu a při teplotách do +30 °C.

Aplikace a zpracování

• Kolik oken se dá osadit z jedné plechovky pěny? TYTAN odpovídá: Z jedné plechovky polyuretanové pěny lze obvykle osadit 6-8 oken standardních rozměrů. Záleží na šířce a hloubce spár, rovnosti povrchu ostění a způsobu aplikace.
• Nezdeformuje se rám okna, když použiji pěnu? TYTAN odpovídá: Nízkoexpanzní polyuretanová pěna je navržena tak, aby eliminovala riziko deformace rámů. Rozšiřuje se rovnoměrně a kontrolovaně, takže bezpečně vyplní spáry bez nadměrného tlaku.
• Je nutné navlhčit povrch před a po aplikaci pěny? TYTAN odpovídá: Ano. Navlhčení povrchu před i po aplikaci je nutné. Voda urychluje a stabilizuje proces vytvrzování, pěna se pak rovnoměrně rozpíná a vytváří hustou strukturu bez děr.
• Jak odstraním čerstvou nebo vytvrzenou pěnu? TYTAN odpovídá: Nevytvrzenou pěnu vyčistíte čističem TYTAN PU Cleaner (na bázi acetonu). Pokud pěna už ztvrdla, je třeba mechanické odstranění nebo použití speciálního čističe na vytvrzenou PU pěnu.
• Je pěna šetrná k životnímu prostředí? TYTAN odpovídá: Ano. Naše pěny jsou vyráběny s důrazem na snížený obsah VOC (těkavých organických látek), nižší uhlíkovou stopu a použití surovin z obnovitelných zdrojů.
• Jak se má pěna skladovat? Ventilem nahoru, nebo dolu? TYTAN odpovídá: Ano, vždy ventilem nahoru. Zabrání se tak poškození ventilu a zajistí správná funkčnost.

Speciální situace

• Jak správně utěsnit okenní otvor se spárou (ostěním)? TYTAN odpovídá: Utěsnění okenního otvoru se spárou (ostěním) vyžaduje více kroků. Z vnější strany se používá paropropustná páska, která chrání proti dešti a UV záření, ale umožňuje odvod vlhkosti ven. Po vytvrzení se přebytek pěny odřízne a z vnitřní strany se aplikuje parotěsná fólie, která zabrání pronikání vlhkosti z interiéru do spáry.
• Kdy se odstraňují rozpěry? TYTAN odpovídá: Zpěry se odstraňují až po úplném vytvrzení pěny, což je za běžných podmínek přibližně po 24 hodinách. Pokud je ale chladno nebo vlhko, může být potřeba delší čas.
• Jakou pěnu mám použít na dřevostavby? TYTAN odpovídá: V dřevostavbách je klíčová pružnost a odolnost spojů. Proto doporučujeme TYTAN FLEX - pěnu s nízkou expanzí a vysokou elasticitou. Na vnitřní straně se aplikuje parotěsná páska nebo tekutá fólie TYTAN WINS, která zabraňuje pronikání vlhkosti z interiéru.

Přehled polyuretanových produktů

Na trhu je k dispozici široká škála polyuretanových pěn s různými vlastnostmi a určením.

Čtěte také: Jak vybrat náhradní aplikátor na montážní pěnu?

Kromě toho prodáváme i široký výběr produktů, včetně mixerů, vteřinových lepidel a aplikačních pistolí, které by vás mohly zaujmout. V naší výrobě používáme moderní přístroje s vysokou přesností zpracování. Nejběžnější je zpracování materiálů do desek a dalších kolmých přířezů. Nabízíme ale také zpracování válců, jiných tvarů včetně lepení. Nabízíme Vám filtrační pěny s plně otevřenou buněčnou strukturou. To znamená, že materiál neobsahuje žádné uzavřené buňky, které by mohly bránit průchodu vody nebo vzduchu. Zabýváme se zakázkovou výrobou v oblasti pěnových obalů. Tvarové výstelky vyrábíme již od jednoho kusu. Naše materiály najdou uplatnění v mnoha různorodých aplikacích. Pokud potřebujete radu nebo máte otázku ohledně lepení, neváhejte se obrátit na nás LepTech v Praze 3. Jsme zkušení odborníci v oboru a rádi vám poskytneme profesionální poradenství.

tags: #sublimace #polyuretanové #pěny

Oblíbené příspěvky:

• Izolace dřevostaveb: průvodce výběrem polystyrenu
• Vlastnosti jádrové omítky
• Stavebnice dřevěných schodů
• Zajištění trvanlivosti zateplení s krycími lištami
• Jak správně nainstalovat digestoř s odtahem přes plochou střechu