Montażowe pianki budowlane. Jak ocenić ich właściwości i określić wydajność?

Aerozolowe pianki PUR wytwarza się poprzez katalizowaną reakcję polimeryzacji z określonego zastrzeżonego zestawu chemicznego, przy współudzia­le czynnika spieniającego, jakim jest gaz propan-butan. Powstający w wyniku reakcji produkt jest w sposób kontrolowany wyciskany z pojemnika pod ciśnieniem poprzez dyszę do miejsca aplikacji. Pianka podawana jest w formie tzw. warkocza, który ulega stopniowemu pęcznieniu, a następnie utwardzeniu przy udziale wilgoci atmosferycznej.

Pianki montażowe sprzedawane są w metalowych ciśnieniowych pojemnikach (puszkach) o pojemności około 1 litra. Nakładane są w miejscu aplikacji za pomocą aplikatora, którym jest albo dysza zakończona wężykiem – wtedy piankę nazywa się pianką wężykową (straw foam), lub dysza z lancą – taką piankę nazywa się pianką pistoletową (gun foam). Z powodu prostoty i łatwości obsługi zestawu (pojemnik i dozownik) wymagane jest tylko zapoznanie się z instrukcją obsługi producenta pianki.

Pianki montażowe PUR dopuszczone są do stosowania na podstawie deklaracji zgodności, którą wystawia producent po uzyskaniu aprobaty technicznej w upoważnionej jednostce.

Najważniejsze właściwości pianek PUR

Właściwości pianek określane są w aprobatach technicznych, ponieważ w Europie nie opracowano jeszcze normy na taki wyrób budowlany.

Główne cechy pianek to:

• gęstość pozorna wynosząca 20–25 kg/m³
• krótkotrwała nasiąkliwość przy częściowym zanurzeniu w wodzie, która nie powinna przekraczać 0,5–2,0 kg/m²
• zmiana wymiarów po klimatyzacji w temperaturze 70°C i przy wilgotności względnej 90%, dla której ustalono poziom do 5%
• naprężenie ściskające przy 10-procentowym odkształceniu względnym oscylującym na poziomie 20–50 kPa
• przyczepność do wybranych materiałów budowlanych określana metodą wytrzymałości na rozciąganie prostopadle do powierzchni, która powinna wynosić co najmniej 100 kPa
• niezapalność materiału poddanego bezpośredniemu działaniu pojedynczego małego płomienia.

Pianki PUR a inne materiały izolacyjne

Przy porównaniu parametrów pianek PUR z właściwościami innych popularnych wyrobów do izolacji w budownictwie można zauważyć następujące zbieżności:

• gęstość pianki znajduje się na poziomie gęstości styropianu EPS 100 stosowanego do izolacji dachów
• nasiąkliwość wodą odpowiada nasiąkliwości wyrobu z wełny mineralnej
• naprężenie ściskające jest podobne do wytrzymałości styropianu EPS 50 przeznaczonego do wypełniania wolnych przestrzeni w murach
• wytrzymałość na rozciąganie znajduje się na poziomie wytrzymałości styropianu EPS 70 stosowanego do ocieplania elewacji budynków.

Jak wynika z powyższego zestawienia, właściwości pianek są unikalne i cenne. Wśród najważniejszych zalet tego materiału można wymienić w szczególności: przyczepność do większości materiałów budowlanych, rozprężność (ciśnienie montażowe) oraz szczelność powietrzna. Pianka po zaaplikowaniu pęcznieje i wypełnia wolne przestrzenie oraz wywiera nacisk na ścianki. Szacuje się, iż ciśnienie montażowe pianki PUR może wynosić około 10 kPa.

Ponadto przyczepność pianki do takich materiałów, jak stal, beton, drewno jest szczególnie przydatna, ponieważ materiał wypełniający powinien dobrze przylegać do powierzchni otworów, co zapewnia przegrodzie budowlanej szczelność powietrzną.

Pozostałe właściwości pianek PUR

Poza podstawowymi, najważniejszymi właściwościami pianek, są także inne, które nie są uwzględniane w aprobatach oraz specyfikacjach – jak je zatem określić?

Przepuszczalność powietrzna przegrody. Należy zwrócić uwagę, iż przegroda budowlana uszczelniona pianką PUR ma ograniczoną przepuszczalność powietrza, co sprawia, że nie następuje infiltracja powietrza do i z budynku, co przyczynia się do redukcji strat ciepła do otoczenia, przeznaczonego do ogrzewania pomieszczeń oraz do stabilizacji mikroklimatu.

Z tego względu obecnie w niektórych normach zagranicznych wprowadzono zalecenie badania przepuszczalności powietrznej standardowego elementu budowlanego uszczelnionego pianką PUR. Przykładem jest zalecenie przyjęte w normie ASTM C 1620 Aerozolowa poliuretanowa pianka uszczelniająca, gdzie wartość przepuszczalności powietrznej uszczelnionego elementu budowlanego nie powinna przekraczać wartości 1,5 dm³/(s  m²).

Przykładem kolejnego dokumentu, w którym również zawarta jest stosowna procedura do wyznaczania szczelności powietrznej oraz odpowiednie wymagania w tym zakresie, jest kanadyjski projekt normy CAN/ULC-S710.1 Jednoskładnikowe pianki poliuretanowe stosowane w formie warkocza do izolacji cieplnej.

Wydajność pianki. Kolejnym ważnym parametrem pomijanym w aprobacie technicznej oraz w specyfikacji producenta jest standardowa wydajność pianki z jednego opakowania (puszki). Tymczasem informacje dotyczące długości standardowego warkocza o określonej średnicy byłyby interesujące dla producenta ze względów marketingowych, natomiast użytkownikowi pozwoliłyby na porównywanie różnych produktów.

Normowa procedura określania wydajności montażowej pianki PUR znana jest od 2003 r., kiedy została opisana w normie ASTM C 1536 Metoda pomiaru wydajności pianki aerozolowej uszczelniającej. W zarysie metoda ta polega na rozłożeniu na określonej powierzchni warkocza w kształcie zygzaka z pianki o średnicy początkowej 10 mm.

Po rozłożeniu warkocza i po jego utwardzeniu, należy pociąć go na odcinki, które zostają zważone, a objętość określona metodą hydrostatyczną. W oparciu o zebrane dane wylicza się wydajność w metrach bieżących warkocza o określonej średnicy. Szacuje się, iż z jednego opakowania o masie 680 g można uzyskać około 100 m warkocza z pianki o średnicy 20 mm.

Opór cieplny pianki. Innym pomijanym przy charakteryzowaniu pianki PUR parametrem jest opór cieplny. Oblicza się go z wartości przewodności cieplnej. Przewodność cieplną pianki wyznacza się na spreparowanych próbkach o wymiarach zależnych od typu aparatu do określania oporu cieplnego metodą czujnika strumienia cieplnego.

Preparacja próbki polega na wypełnianiu pianką otwartej formy metodą nakładania graniczących ze sobą warkoczy o średnicy 20 mm. Po dojrzewaniu próbki przez 24 godz. w warunkach normalnych (23°C i 50% wilgotności względnej) po przycięciu próbki do wymaganego rozmiaru dokonuje się pomiaru przewodności cieplnej.

Średnia wartość współczynnika przewodzenia ciepła dla materiału warkocza z pianki PUR według ASTM C 1620 powinna wynosić około 0,027 W/(m · K).