Połączenie membran wysokoparoprzepuszczalnych z piankami PUR

***

Artykuł omawia specyfikę membran paroprzepuszczalnych w kontekście natrysku na nie pian poliuretanowych. Autorka powołuje się na badania przeprowadzone przez Krzysztofa Patokę.

The article discusses the specificity of vapor permeable membranes in context spraying polyurethane foams on them. The author cites based on research conducted by Krzysztof Patoka.

***

Membrana paroprzepuszczalna działa jak Gore-Tex w odzieży – posiada mikroskopijne pory, wystarczająco małe, aby zatrzymać krople wody, jednocześnie wystarczająco duże, aby pomieścić cząsteczki pary wodnej.

Stosowanie membran paroprzepuszczalnych w budownictwie jest kluczowe z kilku powodów. Przede wszystkim umożliwia ucieczkę pary wodnej z wnętrza budynku, zapobiegając uwięzieniu wilgoci, która może prowadzić do pleśni i gnicia. Pomaga utrzymać zdrową jakość powietrza w pomieszczeniach i zmniejsza ryzyko kondensacji w przegrodach (ścianach, dachach).

Membrana paroprzepuszczalna chroni jednocześnie przed warunkami atmosferycznymi, działając jako bariera odporna na warunki atmosferyczne (WRB – Water Resistive Barriers). Chroni materiały budowlane na etapie budowy, zapobiega przedostawaniu się wody z zewnątrz, jednocześnie tworzy płaszczyznę drenażową dla wody przedostającej się pod pokrycie dachowe.

Dodatkowo, co często jest niedoceniane, membrana odpowiada za efektywność energetyczną. Pomaga stworzyć ciągłą barierę powietrzną. Redukuje niepożądaną infiltrację/eksfiltrację powietrza, przez co poprawia wydajność systemu HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning – ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja). Pisząc infiltracja, mam na myśli niepożądane powietrze przedostające się do środka budynku, jak np. zimne powietrze napływające zimą przez szczeliny w ścianach, wokół okien/drzwi, nawet przez gniazdka elektryczne czy przez połączenia podłogi–ściany oraz przepusty przelotowe (rury, kanały). Infiltracja determinuje wyższe koszty ogrzewania, zimne przeciągi i dyskomfort mieszkańców, a także potencjalne problemy z kondensacją i, co w przypadku występowania smogu wysoce niekorzystne dla naszego zdrowia, wprowadza zanieczyszczenia z zewnątrz.

Eksfiltracja powietrza to niechciane, niekontrolowane wychodzenie np. ciepłego powietrza zimą przez strych, górne partie ścian, wokół opraw sufitowych, przez kominy wentylacyjne. Eksfiltracja powoduje straty ciepła, a tym samym wyższe rachunki za energię. Może wytworzyć podciśnienie i pobierać radon z ziemi (w Polsce nie były do tej pory prowadzone badania pozwalające na zmapowanie radonowe całego kraju). Eksfiltracja może powodować powstawanie zapór lodowych na dachach. Ciepłe powietrze unosi się w budynku, tworząc różnicę ciśnień, wciąga zimne powietrze od dołu, wydmuchuje ciepłe powietrze od góry, zjawisko najbardziej istotne w wysokich budynkach przy zimnej pogodzie. Membrany, tworząc ciągłą barierę, łącząc różne materiały oraz ograniczając niekontrolowany ruch powietrza, pomagają utrzymać zamierzone relacje ciśnienia.

Zastosowanie membrany może przyczynić się do lepszej wydajności przegród zewnętrznych budynku i zwiększyć jego trwałość, ponieważ chroni elementy konstrukcyjne przed uszkodzeniami spowodowanymi wilgocią, a także przedłuża żywotność materiałów izolacyjnych. Membrana zmniejsza ryzyko uszkodzenia farby na zewnątrz. Dlaczego? Para wodna przemieszcza się ze strony ciepłej do zimnej i zostaje tym samym uwięziona za farbą w ścianie, kondensując pod warstwą farby, nie może stamtąd łatwo uciec, problem narasta z czasem, ponieważ tworzą się pęcherze, a farba odpada. Mogą pojawić się zapowietrzenia, zmiany koloru, utrata przyczepności. Obecność membrany pomaga zarządzać wilgocią – umożliwia ucieczkę wilgoci z wnętrza i zapobiega gromadzeniu się kondensatu, utrzymując suchość powłoki i stabilne podłoże. Zmniejsza prężność pary za farbą, co determinuje obniżone koszty konserwacji, bo pomaga zapobiegać wypaczeniu i zniszczeniu powłoki.

Obecność membrany paroprzepuszczalnej w przegrodach jest wymagana przez wiele przepisów budowlanych, między innymi jako niezbędny element prawidłowego montażu ściany i często stanowi krytyczne kryterium dla wymagań gwarancyjnych. O czym warto wspomnieć – obecność membrany paroprzepuszczalnej pomaga spełnić wymagania przepisów energetycznych.

Dlatego tak ważna jest kompatybilność membran z innymi materiałami (takimi jak pianka natryskowa czy wełna mineralna) – naruszenie funkcji membrany może prowadzić do poważnych problemów z funkcjonowaniem i własnościami użytkowymi budynku.

Pozwólcie, że pomogę w rozwiązaniu tego ważnego zagadnienia konstrukcyjnego dotyczącego kompatybilności natryskowej pianki poliuretanowej (SPF) z membranami paroprzepuszczalnymi.

Parafrazując, MWK, czyli membrany wstępnego krycia, to wysokoparoprzepuszczalne materiały stosowane pod pokryciami dachowymi, pełniące rolę ochronną dla izolacji termicznej i konstrukcji dachu. MWK są montowane pomiędzy termoizolacją a pokryciem dachowym (np. dachówką lub blachą), co chroni dach przed wnikaniem wody zewnętrznej, kurzu i śniegu, jednocześnie umożliwiając przepływ pary wodnej na zewnątrz. Ich główne cechy to:

• wysoka paroprzepuszczalność – MWK umożliwiają odparowanie wilgoci z termoizolacji, co zapobiega gromadzeniu się wilgoci, zmniejszając ryzyko skroplin i pleśni.
• wodoszczelność – chronią przed wodą przedostającą się do wnętrza konstrukcji dachowej, na przykład w czasie deszczu czy topnienia śniegu.

Dobrze zaprojektowane MWK mają kluczowe znaczenie dla efektywnej wentylacji i ochrony dachu, gdyż zapewniają zarówno odpowiednią ochronę przed czynnikami atmosferycznymi, jak i możliwość „oddychania” dachu.

Producenci membran często komunikują, że należy zachować ostrożność przed bezpośrednim nałożeniem SPF (Spray Polyurethane Foam) na ich membrany, prawdopodobnie ze względu na obawy dotyczące zgodności chemicznej, ostrzegają o potencjalnym uszkodzeniu membrany w wyniku egzotermii piany natryskowej (ciepła reakcji spieniania). Zdarza się, że zalecają zachowanie szczeliny powietrznej lub nawet zastosowanie płyty zabezpieczającej.

Producenci SPF często komunikują, aby zwrócić uwagę na odpowiednie przygotowanie podłoża do natrysku. Zalecają sprawdzenie konkretnej kompatybilności membrany i podają wytyczne dotyczące temperatury stosowania, podkreślając jednocześnie znaczenie właściwej techniki aplikacji, aby uniknąć zniekształcenia membrany.

Dlaczego? Jakie mogą być potencjalne skutki bezpośredniego zastosowania? Degradacja membrany w wyniku interakcji chemicznych, za czym idzie wysoce niepożądana utrata właściwości paroprzepuszczalnych, nieodpowiednia przyczepność izolacji, ale także zmarszczenie lub zniekształcenie membrany, wpływające na jej zaprojektowane właściwości. Możliwe jest powstawanie pustych przestrzeni pomiędzy materiałami.

Najbezpieczniejszym podejściem jest sprawdzenie dokumentacji konkretnego produktu obu producentów: membrany i izolacji. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości należy skonsultować się z przedstawicielami technicznymi, którzy rozwiewają pojawiające się wątpliwości.

Podczas natrysku piany poliuretanowej na membranę dachową jednym z potencjalnych problemów może być odkształcenie membrany paroprzepuszczalnej na skutek ciśnienia wytwarzanego przez piankę. Może to prowadzić do przesunięcia lub podniesienia dachówek. Kluczowym aspektem prawidłowego montażu membrany jest odpowiednie jej naprężenie – zarówno nadmierne naciągnięcie, jak i zbyt luźny montaż mogą być przyczyną problemów. Jeśli membrana zostanie wypchnięta lub dachówki przesuną się po aplikacji pianki, oznacza to najprawdopodobniej błąd wykonawczy podczas montażu membrany lub natrysku pianki.

Taki scenariusz może wskazywać na konieczność ponownego sprawdzenia poprawności montażu zarówno membrany, jak i samej aplikacji piany, aby uniknąć problemów związanych z naprężeniem lub deformacją dachu.

Natrysk piany poliuretanowej bezpośrednio na membranę dachową może budzić pewne wątpliwości ze względu na brak szczeliny wentylacyjnej, która wcześniej pełniła funkcję wietrzenia przegrody. W przeszłości, zamiast membran dachowych paroprzepuszczalnych, stosowano folie wstępnego krycia, które zabezpieczały przed przenikaniem wody pod dachówki, ale nie pozwalały na przepływ pary wodnej. Aby umożliwić wentylację, w foliach tych wykonywano nacięcia, co pozwalało na odprowadzanie wilgoci.

Obecnie nowoczesne membrany dachowe paroprzepuszczalne rozwiązują ten problem, ponieważ umożliwiają swobodny przepływ pary wodnej na zewnątrz budynku, jednocześnie chroniąc przed wnikaniem wilgoci do wnętrza. Z tego powodu wielu producentów dopuszcza natrysk piany poliuretanowej bezpośrednio na membranę, co dodatkowo eliminuje zjawisko punktu rosy, czyli kondensacji wynikającej z różnicy temperatur. Dzięki temu takie rozwiązanie jest nie tylko bezpieczne, ale również efektywne w kontekście izolacji termicznej.

Natrysk piany bezpośrednio na membranę nie zmienia w znaczący sposób jej właściwości, jednak warto rozważyć kilka czynników.

Otwartokomórkowa pianka poliuretanowa jest skuteczna jako izolacja termiczna, tworząc ciągłą barierę powietrzną, co minimalizuje straty ciepła oraz ryzyko kondensacji wewnątrz konstrukcji dachowej. Piana ta, dzięki swojej elastyczności i rozprężeniu, dobrze przylega do powierzchni, w tym do membran, tworząc efektywną, ciągłą warstwę izolacyjną.

Ważnym aspektem jest to, że membrany dachowe, szczególnie w systemach niewentylowanych, mogą wymagać regularnych przeglądów, aby upewnić się, że nie dochodzi do przecieków. Membrana musi być w dobrym stanie, ponieważ jakiekolwiek uszkodzenia lub przecieki mogą prowadzić do problemów, takich jak gromadzenie się wilgoci pod pianą, co mogłoby prowadzić do degradacji materiałów podłoża, w tym membrany dachowej.

Zastosowanie piany natryskowej jest uznawane za bezpieczne, o ile przestrzegane są standardy aplikacji, a struktura dachu jest dostosowana do tego rodzaju izolacji. W przypadku skomplikowanych konstrukcji dachowych, takich jak dachy katedralne lub płaskie, pianka otwartokomórkowa może stanowić skuteczne rozwiązanie, o ile nie ma wymogu dodatkowej wentylacji między pianą a membraną dachową. Warto również podkreślić, że piany otwartokomórkowe są mniej sztywne niż zamkniętokomórkowe, co może mieć wpływ na długoterminowe zachowanie membrany dachowej w systemach, gdzie jest wymagane utrzymanie elastyczności i przepuszczalności pary wodnej.

Mówiąc, że natrysk piany poliuretanowej otwartokomórkowej na membranę dachową „nie zmienia w znaczący sposób” jej właściwości, mam na myśli, że sama pianka, ze względu na swoje właściwości fizyczne, nie wpływa na podstawową funkcję membrany dachowej jako materiału wodoszczelnego, o ile membrana nie jest uszkodzona przed aplikacją. Zatem w prawidłowych warunkach membrana powinna nadal spełniać swoje zadanie, nawet po natrysku piany.

Jednakże istnieją pewne ryzyka związane z zastosowaniem piany bezpośrednio na membranę. Problem może występować, jeśli woda dostanie się pod membranę. W takiej sytuacji wilgoć może nie mieć możliwości efektywnego odparowania, co z czasem może prowadzić do degradacji strukturalnej membrany i innych materiałów dachowych.

Informacje na temat natrysku piany poliuretanowej bezpośrednio na membrany dachowe, w tym otwartokomórkowych systemów natryskowych, są zróżnicowane i zależą od konkretnego typu membrany oraz zaleceń producenta.

Niektóre membrany charakteryzują się wysoką odpornością na wodę, chemikalia i starzenie, co oznacza, że natrysk piany poliuretanowej może być bezpieczny, o ile piana jest aplikowana zgodnie z zaleceniami dotyczącymi obciążenia oraz kompatybilności materiałów. Istotne jest, aby upewnić się, że membrana ma odpowiednią elastyczność i wytrzymałość, a także jest dobrze zamocowana, aby uniknąć problemów z przyczepnością i degradacją materiału.

Krzysztof Patoka przeprowadził badania, których celem była ocena przepuszczalności pary wodnej przez laminaty z natryskowymi piankami poliuretanowymi (PUR) na membranach o różnej gramaturze. Zbadano pianki o strukturze otwartokomórkowej (OKPUR) i zamkniętokomórkowej (ZKPUR). Stwierdzono, że brak paroizolacji w systemach z OKPUR może prowadzić do gromadzenia się skroplin w górnej warstwie termoizolacji, szczególnie gdy pianka wypycha membrany MWK. W artykułach [1] omówiono także problem formowania się „naskórka” na powierzchni pianki, który ogranicza dyfuzję pary wodnej, co może prowadzić do wilgoci w dachach. Zalecono stosowanie paroizolacji na piankach OKPUR w celu zmniejszenia ryzyka wilgoci.

Autor wskazał na wymagania dotyczące połączenia MWK z natryskowymi piankami PUR, opisując wymagania dotyczące izolacji dachów pokrytych MWK i piankami PUR. Zwrócił uwagę na wpływ konstrukcji dachu na efektywność wentylacji – niewłaściwie dobrane wymiary i nieprawidłowe montowanie mogą powodować brak odprowadzenia pary wodnej spod pokrycia. Zaproponował projekt dachu z warstwą włókniny umożliwiającą odgazowanie podczas tworzenia termoizolacji, co pozwala uniknąć tworzenia „naskórka” ograniczającego przepływ pary.

Przeprowadzone badania wskazują, że pianki natryskowe PUR, zwłaszcza OKPUR, mogą – ze względu na ograniczoną przepuszczalność pary – prowadzić do wilgoci w dachach. W szczególności „naskórek” tworzący się na powierzchni MWK może uniemożliwiać odparowanie wilgoci, zwiększając ryzyko skroplin. Zalecane jest stosowanie paroizolacji oraz odpowiednich konstrukcji wentylacyjnych w celu zapewnienia odpowiedniego odpływu gazów i pary wodnej oraz utrzymania dachu w dobrym stanie technicznym.

Dodatkowo, kluczowe znaczenie ma prawidłowe zaprojektowanie i wykonanie systemu wentylacyjnego. Konstrukcja dachu powinna umożliwiać efektywne odprowadzanie pary wodnej spod pokrycia, a zastosowanie dodatkowej warstwy włókniny ułatwia odgazowanie podczas aplikacji termoizolacji, co pomaga uniknąć tworzenia „naskórka”. Właściwa wentylacja oraz paroizolacja zapewniają sprawny odpływ gazów i wilgoci, co jest niezbędne dla długoterminowej trwałości dachu.

Należy pamiętać, że są to badania przeprowadzone dla jednego, konkretnego połączenia swoistej membrany i piany poliuretanowej, nie można więc uogólniać i brać ich jako jedynego rozwiązania.

Sugeruję, aby aplikację piany poprzedzić konsultacją z technicznym wsparciem producenta membrany, aby upewnić się, że dany system natryskowy nie wpłynie negatywnie na paroprzepuszczalność, wodoodporność lub inne kluczowe parametry membrany.

Nie znalazłam bezpośredniej informacji na stronach producentów membran, dotyczącej porównania przepuszczalności pary przed i po natrysku piany na membranę dachową. Jednak w kontekście ogólnych badań, otwartokomórkowa piana poliuretanowa ma wyższą przepuszczalność pary wodnej niż piany zamkniętokomórkowe, co oznacza, że nadal pozwala na pewien stopień migracji pary wodnej po natrysku.

Jeżeli chcą Państwo mieć pewność, że po natrysku piany membrana nadal będzie odpowiednio odprowadzać parę wodną, zalecam konsultację z producentem lub specjalistą od kompleksowych rozwiązań termoizolacyjnych, ponieważ różne systemy membranowe mogą reagować inaczej na natrysk piany.

Literatura

1. K. Patoka, „Badanie połączenia MWK z natryskowymi piankami PUR”, „Materiały Budowlane” 12/2023 (nr 616) oraz 1/2024 (nr 617).