Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Izolacyjność cieplna wysokoprężnej pianki poliuretanowej w aerozolu

Cz. 1. Właściwości i zastosowanie pianek poliuretanowych
Archiwum autora

Wciąż trwają poszukiwania materiałów termoizolacyjnych o jak największej skuteczności, niskim koszcie wytwarzania, dużej dostępności, odporności na czynniki zewnętrzne oraz małej uciążliwości dla środowiska. Takie cechy przypisuje się tworzywom polimerowym, m.in. piankom poliuretanowym.

Od 1937 r., od kiedy odkryto w Niemczech poliuretan, tworzywo to przeszło kilka generacji. Najpierw opracowano technologię wytwarzania pianek sztywnych (twardych), potem elastycznych, a następnie półsztywnych (w aerozolu).

Do dziś dużym uznaniem cieszą się twarde pianki poliuretanowe PUR oraz ich ulepszona modyfikacja - pianki poliizocyjanurowe PIR (Czytaj więcej na ten temat). Oba materiały odznaczają się dobrymi własnościami termicznymi w dużym zakresie temperatury:

  • od –200°C do +135°C - pianki PUR,
  • od –200°C do +200°C - pianki PIR.

Wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ40 wynosi odpowiednio średnio 0,026 W/(m·K) oraz 0,024 W/(m·K) [1]. Najkorzystniejsza gęstość pozorna po utwardzeniu pianek sztywnych wynosi zwykle 35-50 kg/m³. Pianki PUR i PIR są lekkie, a także odporne chemicznie i biologicznie. Przenoszą także stosunkowo duże obciążenia mechaniczne.

Zobacz też: Izolacje termiczne w zastosowaniach przemysłowych

Ich wadą jest mała izolacyjność akustyczna i słaba odporność na promieniowanie UV. Pianka PIR wykazuje nieco lepsze właściwości izolacyjne, dużo lepszą odporność ogniową (niepalność) i lepszy opór dyfuzyjny niż pianka PUR. Z tego powodu materiał ten stopniowo wypiera sztywne pianki PUR [2].

ABSTRAKT

W artykule omówiono izolacyjność cieplną pianek półsztywnych o wysokiej i niskiej prężności w aerozolu na tle pozostałych rodzajów poliuretanów wykorzystywanych w branży budowlanej. Przedstawiono m.in. efekty starzenia się i pionowego formowania pianek.

Thermal performance of high-pressure one-component foam in spray. Part 1: Properties and application of polyurethane foams

The article discusses thermal performance of one-component semi-rigid high and low vapour pressure foams (OCF) in spray, compared to other types of polyurethane used in the construction industry. The article also presents such issues as the effects of aging and vertical form of foams.

Inną grupą pianek poliuretanowych są pianki półsztywne (w aerozolu) oraz elastyczne PUF. Te z kolei nie charakteryzują się tak niską wartością współczynnika przewodzenia ciepła jak pianka sztywna, choć również mogą być stosowane jako materiał termoizolacyjny.

Elastyczne pianki poliuretanowe mają podobne właściwości termoizolacyjne jak polistyren ekstrudowany XPS, półsztywne o niskiej rozprężności odpowiadają natomiast polistyrenom ekspandowanym EPS (λD=0,032–0,036 W/(m·K)) [3].

Pianki półsztywne o wysokiej rozprężności charakteryzują się wyższymi wartościami współczynnika przewodzenia ciepła w porównaniu z piankami niskoprężnymi w aerozolu. Obecne na rynku pianki w aerozolu mają gęstością pozorną po utwardzeniu w granicach 18–26 kg/m³.

Zastosowanie pianek montażowych w budownictwie

Pianki poliuretanowe wykorzystywane są w budownictwie na wiele sposobów. Wynika to nie tylko z bardzo dobrych właściwości termoizolacyjnych i innych cech użytkowych, lecz także różnych metod aplikacji.

Pianki PUR mimo zasadniczej wady, jaką jest palność (w tym wydzielanie toksycznych gazów i dymu podczas spalania), są nadal stosowane na dużą skalę. Istnieją również pianki o podwyższonej trudnopalności, np. ognioochronne pianki w aerozolu do uszczelniania drzwi.

Powszechnie stosowanym materiałem uszczelniającym są półsztywne pianki poliuretanowe w aerozolu. Na rynku polskim dostępne są dwa rodzaje takich materiałów: standardowe (wężykowe) oraz pistoletowe. Pianki z aplikatorem wężykowym spotyka się częściej (ich udział to ok. 2/3 sprzedaży pianek w aerozolu na rynku krajowym).

Mają niższą cenę i nie wymagają specjalnego oprzyrządowania do aplikacji [4]. Rozróżnia się ponadto pianki letnie i zimowe (niskotemperaturowe). Różnią się one głównie temperaturą pracy, co wynika ze składu chemicznego. Pianki letnie mają najczęściej zakres temperatury pracy od +5°C do +30°C, zimowe zaś od –10°C do +30°C.

Ze względu na skład chemiczny wyróżnia się pianki jedno- i dwukomponentowe. Pierwsze z nich wymagają wilgoci zawartej w powietrzu w procesie twardnienia. Dlatego przy stosowaniu pianki jednokomponentowej należy pamiętać, że minimalna wilgotność powietrza niezbędna do utwardzenia to 35%, a optymalna 60%.

Przeczytaj także: Izolacje z pianki poliuretanowej a wyroby z wełny mineralnej

 

Przed nałożeniem zaleca się zwilżyć powierzchnię aplikacji i spryskać piankę na etapie twardnienia. Pianki dwukomponentowe utwardzają się w wyniku reakcji chemicznej składników po wymieszaniu, bez udziału wilgoci z otoczenia. Pianki w aerozolu dostępne są w opakowaniach ciśnieniowych o pojemnościach 300 do 750 ml.

 

W stosunku do objętości aerozolu w pojemniku zwiększają swoją objętość od 30 do 60 razy [5]. Pojemniki ciśnieniowe zawierają oprócz składników stałych i poroforów gaz nośny - najczęściej propan-butan. Pianki jednokomponentowe są piankami montażowo-uszczelniającymi, natomiast dwukomponentowe - typowymi piankami montażowymi [6, 7].

Główne funkcje pianek w aerozolu to: montaż, izolacja, uszczelnienie, wygłuszenie, wypełnienie przestrzeni i klejenie. Zakłada się, że pianki uszczelniające wypełniają tylko małe przestrzenie w przegrodach budowlanych [5].

Materiałów tych używa się do uszczelnienia przestrzeni wokół stolarki okiennej i drzwiowej z drewna, PVC i aluminium, przejść instalacyjnych oraz szczelin i pęknięć w połączeniach elementów wbudowanych w ściany budynków.

Na rynku obecne są także jednokomponentowe niskoprężne kleje poliuretanowe do przyklejania płyt z polistyrenów EPS oraz XPS przed zastosowaniem łączników mechanicznych podczas ocieplania ścian budynków. Służą one również do szybkiego wypełniania szczelin między płytami materiału dociepleniowego, ponieważ mają niską wartość współczynnika przewodzenia ciepła λD (0,035 W/(m·K)).

Kleje i pianki stosowane są także do montażu parapetów, mocowania kasetonów i paneli ściennych, klejenia blach falistych i dachówek. Za pomocą klejów łączone są prefabrykowane elementy drewniane w konstrukcjach szkieletowych budynków.

Spotyka się dodatkowo pianki w aerozolu stosowane zamiast zaprawy cementowej do wznoszenia ścian ze szlifowanych pustaków ceramicznych o gładkich powierzchniach docisku. Wartość współczynnika przewodzenia ciepła jednokomponentowej zaprawy murarskiej w piance to 0,036 W/(m·K).

Pianki półsztywne o małej prężności zalecane są także do wygłuszenia i uszczelnienia ścianek działowych, wanien i brodzików. Piankami w aerozolu izoluje się elementy instalacji sanitarnych (sieci kanalizacyjnych, c.o. i c.w.u.) oraz montuje się instalacje elektryczne, uszczelnia złącza dachowe, ścienne i stropowe.

POBIERZ E-BOOK [bezpłatnie]
warunki techniczne
Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki
– stan na 2014 r.

Do izolacji cieplnej stromych poddaszy, stropodachów, stropów, podłóg i ścian warstwowych wykorzystuje się dwukomponentową poliuretanową piankę natryskową. Pianka natryskowa stosowana jest w Polsce od ponad 20 lat i nie należy mylić jej z dwukomponentowymi piankami w aerozolu.

Pianka natryskowa to zamkniętokomórkowa sztywna pianka poliuretanowa o wartości współczynnika przewodzenia ciepła 0,022 W/(m·K) i o zwiększonej gęstości pozornej 50-70 kg/m³. Spotykane są także pianki natryskowe o wyższej wartości współczynnika przewodzenia ciepła, ok. 0,07 W/(m·K).

Mechanizmy przepływu ciepła w piankach

Właściwości techniczne pianek poliuretanowych zależą od rodzaju i składu chemicznego materiału. W zależności od zastosowanych substratów, ich stosunku molowego, rodzaju, warunków syntezy, środków modyfikujących i katalizatorów otrzymuje się różne tworzywo poliuretanowe [3].

Pianka poliuretanowa jest rodzajem kompozytu zbudowanego z dwóch faz: ciągłej (którą stanowią polimery poliuretanowe) i rozproszonej (złożonej z gazów). Polimer stanowi o właściwościach mechanicznych, a gaz o właściwościach izolacyjnych [8]. Pianka PU jest materiałem o strukturze komórkowej.

Grubość ścianki komórek w typowych piankach o małej gęstości wynosi ok. 0,5–1 μm. Stąd też ok. 80% wag. polimeru znajduje się w żeberkach, a jedynie 20% wag. w ściankach komórek [9]. Poliuretan jest materiałem, w którym do spienienia i wypełnienia komórek porów zazwyczaj wykorzystywane są gazy o właściwościach termoizolacyjnych lepszych od powietrza.

W piankach poliuretanowych transport ciepła odbywa się wskutek przewodzenia gazów zamkniętych w komórkach pianki, przewodzenia matrycy poliuretanowej, promieniowania i konwekcji.

Stąd też mówi się o zastępczym (zwanym również efektywnym, pozornym lub mierzonym) współczynniku przewodzenia ciepła ze względu na złożoność mechanizmu transportu ciepła w tych materiałach.

Poszczególne składowe nie są addytywne, dlatego jeśli analizuje się zastępczy współczynnik przewodzenia ciepła pianek PU, można mówić jedynie o szacowanych udziałach przenoszonego ciepła według określonego mechanizmu [3].

W nowoczesnych piankach PU w związku z większym przewodnictwem cieplnym wynikającym z obecnie stosowanych poroforów duże znaczenie ma transport ciepła przez matrycę poliuretanową i promieniowanie. W materiałach tych największa ilość ciepła przekazywana jest przez przewodzenie, z czego znaczna część przypada na gazy (60-80% wartości współczynnika przewodzenia ciepła), mniej na szkielet [10, 11].

ZOBACZ TEŻ

Izolacyjne panele próżniowe BAUDER
- BauderVIP TE

Płyty warstwowe
- rozwiązanie ekonomiczne

W piankach o małej gęstości pozornej rzędu 30-40 kg/m³ gaz stanowi ok. 92–98% objętości (może dochodzić do 99%) [10, 12]. Przenoszenie ciepła w matrycy polimerowej jest więc nieduże ze względu na jej niewielką zawartość (kilka procent w całej objętości pianki) [3, 10].

Matrycę w postaci żeberek i ścianek komórek należy traktować jak mostki cieplne, gdyż jej przewodnictwo jest wielokrotnie większe niż stosowanych poroforów (kilkanaście do dwudziestu kilku razy).

Znaczna ilość ciepła przenoszona jest na drodze promieniowania [11, 13]. Zredukowanie transportu przez promieniowanie w piankach PU uzyskuje się przez zmniejszenie rozmiaru komórek oraz dodatek nieprzezroczystych proszków. Przepływ ciepła przez konwekcję w małych porach jest bardzo niewielki i przy rozmiarach komórek poniżej 3 mm może być pominięty [1].

W nowoczesnych twardych piankach wymiary porów wynoszą od kilkudziesięciu mikrometrów do kilku milimetrów [10]. Dlatego konwekcja nie jest tu brana pod uwagę. W piankach półsztywnych jednoskładnikowych z porami o dużych wymiarach konwekcja nabiera natomiast większego znaczenia.

Komentarze

(1)
Marcin | 09.09.2016, 22:17
...a czy jak kupie pianke za 9,90 zl, zrobie dziurki co 50 cm w karton/gips na suficie i naspikam tam owego wynalazku to bedzie cieplej na poddaszu? Przestrzen od sufitu do dachu to jakies 15 cm- teraz jest tam welna z folią paraizolacyjną
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »



Odkryj nowy wymiar bezpieczeństwa dla Twojego domu »

Żaluzje ceramiczne, szklane, wentylowane. Co wybrać?

Każdemu z nas zależy na zapewnieniu odpowiedniego bezpieczeństwa swoim bliskim i miejscu, które jest dla nas najważniejsze. Wybór...
czytaj dalej »

Które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? Jak ochronić wnętrze przed słońcem, hałasem lub zimnem? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Izolacja natryskowa - co warto wiedzieć?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Produkty polimocznikowe można stosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »

Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »


Najlepszy produkt na tynku termoizolacji? Sprawdź »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

Obniżona wartość λ pozwala zmniejszyć straty energetyczne oraz wydatki na eksploatacje budynków.
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

dr inż. Mariusz Sobolewski
dr inż. Mariusz Sobolewski
Jest absolwentem Wydziału Inżynierii i Kształtowania Środowiska Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego. Pracuje w Laboratorium Centrum Wodne Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska SGGW. Zawo... więcej »
dr inż. Aurelia Błażejczyk
dr inż. Aurelia Błażejczyk
Ukończyła Wydział Chemiczny na Politechnice Warszawskiej. Pracuje na Wydziale Budownictwa i Inżynierii Środowiska w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.