Uszczelnienie, wypełnienie, wygłuszenie – pianki poliuretanowe w budownictwie

Pianka lub piana poliuretanowa ze względu na swoje właściwości mechaniczne i fizyczne oraz łatwość aplikowania jest tworzywem, bez którego trudno sobie wyobrazić współczesny plac budowy czy też stanowisko montażowe. Pianki mają wszechstronne zastosowanie w budownictwie – wykorzystywane są do uszczelniania ościeżnic drzwiowych i okiennych, wypełniania i izolacji elementów instalacji c.o. i wod.-kan., wypełniania i wygłuszania ścian działowych, izolacji termicznej i akustycznej podłóg, poddaszy, dachów. Służą też do wypełniania szczelin w złączach ściennych i stropowych oraz między płytami materiału dociepleniowego w systemach dociepleń ścian zewnętrznych.

Na rynku dostępne są dwa rodzaje pianek:

Geneza pienienia
Pianka powstaje wskutek reakcji dwóch podstawowych płynnych komponentów: gazu metylodifenylodizocyjanianu (tzw. MDI lub poliizocyjanian) oraz poliolu, alkoholu wielowodorotlenowego, którym może być poliester i/lub polieter (fot. 1). Pianki na bazie poliestrów są sztywniejsze i mniej odporne na czynniki środowiskowe, zaś te na bazie polieterów są bardziej elastyczne i mają większą trwałość.

Fot. 1. Etapy powstawania pianki poliuretanowej wskutek reakcji metylodifenylodizocyjanianu oraz poliolu

Aby doszło do reakcji spienienia i utwardzenia, konieczna jest obecność wody, wilgoci w powietrzu (dla pianek jednoskładnikowych) lub gazu obojętnego, np. azotu, izobutanu (dla pianek dwuskładnikowych). W ten sposób powstaje materiał stabilny chemicznie, o komórkowej strukturze, w którym 90% kapsuł jest zamkniętych i wypełnionych powietrzem. Dzięki takiej budowie pianka ma mały ciężar właściwy i charakteryzuje się dużą spójnością wewnętrzną. W zależności od przeznaczenia pianki stosuje się dodatkowe komponenty, które wpływają na jej właściwości higroskopijne, szybkość schnięcia itp.

Właściwości pianek jedno- i dwuskładnikowych
O sposobie przygotowania wyrobu decyduje jego przyszłe zastosowanie. Piany jednoskładnikowe, niskoprężne, mają mniejsze komórki, co sprawia, że mają lepszą przyczepność z uwagi na większą liczbę punktów styku z powierzchnią. Również wytrzymałość mechaniczna, czyli podatność na rozciąganie i ściskanie, jest wyższa, ponieważ mniejsze komórki są bardziej elastyczne. Z kolei pianki dwuskładnikowe, o strukturze zamkniętych, wypełnionych powietrzem kapsuł, są dobrymi izolatorami i wypełniaczami. Przepuszczalność pary wodnej jest wyższa w gąbczastej strukturze niż w zwartej i gęstej. Pianki te szybciej twardnieją dzięki obecności wszystkich składników potrzebnych do reakcji, w odróżnieniu od pian jednoskładnikowych, które do procesu twardnienia potrzebują wilgoci z zewnątrz.
Jeśli chodzi o parametry decydujące o przewodzeniu ciepła, lepiej wypadają poliuretanowe pianki dwuskładnikowe. Ich wartość współczynnika λ jest porównywalna z wartością styropianu (λ = 0,04 W/(m·K)) i kształtuje się na poziomie od 0,030 do 0,036 W/ /(m·K) (wraz z rozwojem technologii można liczyć na dalsze obniżanie wartości współczynnika przewodzenia ciepła aż do λ = 0,020 W/(m·K)). Skuteczność izolacyjna pian jednoskładnikowych jest nieco niższa – λ może wynieść 0,060 W/(m·K). W odróżnieniu np. od wełny mineralnej przewodzenie ciepła pianki poliuretanowej nie jest zależne od wilgotności powietrza.
W przypadku pianek jednoskładnikowych reakcja spieniania i utwardzania wymaga wilgotności powietrza wynoszącej min. 35%. Wyższa wilgotność przyspiesza proces, ale jej brak uniemożliwia zastosowanie pianki jednoskładnikowej. W takiej sytuacji należy użyć produktu dwuskładnikowego, zawierającego konieczny katalizator już w opakowaniu. Z uwagi na tę cechę pianki dwuskładnikowe stosowane są do wypełnień murów warstwowych, stropodachów i wszędzie tam, gdzie nie ma możliwości dostarczenia wilgoci.
Ze względu na dobrą przyczepność pianki mogą być nakładane niemal na każdą powierzchnię budowlaną, wewnątrz i na zewnątrz budynków. Wyjątkiem są podłoża z: polietylenu, polipropylenu, teflonu oraz silikonu. Z uwagi na proces spieniania i twardnienia pianki muszą być nakładane w temperaturach pokojowych – od +10°C do +30°C. Producenci oferują również wzbogacone pianki do stosowania w warunkach zimowych (ich nakładanie możliwe jest przy temperaturze do –10°C).
Pianki poliuretanowe mają zadowalającą odporność na wilgoć, ich współczynnik przepuszczalności pary wodnej wynosi ok. 70 g/m²/24 h. Poziom absorpcji wody zależy od rodzaju pianki i mieści się w granicach 0,3–0,4% objętości. W wilgotności powietrza wynoszącej 98% pianka wchłania mniej niż 2 g wody na m². Pianki poliuretanowe są materiałem biologicznie neutralnym, odpornym na mikroorganizmy, pleśnie i gnicie. Nie reagują z olejami, smarami, rozpuszczalnikami organicznymi, rozcieńczonymi kwasami i zasadami.
Pianki poliuretanowe same nie są odporne na promieniowanie ultrafioletowe (UV), ale dobrze reagują z farbami, tynkami zabezpieczającymi przed szkodliwym działaniem promieni słonecznych. Pianki są materiałem z grupy trudnopalnych, samogasnących. Ogień nie jest podtrzymywany po usunięciu płomienia. Produkowane są w trzech klasach palności: B1 – trudno zapalne, B2 – normalnie zapalne i B3 – łatwo zapalne. Są odporne na temperaturę od –40°C do +145°C (pianki zmodyfikowane dodatkami antypirenowymi). Okres użytkowania pianek wynosi 25–30 lat, co sytuuje je w kategorii materiałów trwałych.