Izolacija poliuretanskom penom

Izolacija poliuretanskom penom svrstava se među najbolje izbore za poboljšanje energetske efikasnosti postojećih i novih objekata. Primera radi, 25 milimetara termoizolacije od poliuretanske pene ekvivalentno je 45mm izolacije od mineralne vune ili 860mm debelom zidu od opeke.

Pored toga, poliuretan se često koristi u građevinarstvu jer omogućava da proizvodi budu lagani, a u isto vreme izdržljivi. To dalje vodi ka višestrukoj primeni ovog materijala.

Termičke karakteristike poliuretana u odnosu na izolacione materije koji se najčešće koriste kod nas je prikazana u tabeli ispod.

Termičke karakteristike	PU pena	Kamena vuna	Stiropor	Celuloza
Toplotna provodljivost λ (W /m  K)	0,023-0,026	0,032-0,044	0,034-0,041	0,035-0,040
Toplotna otpornost R (m²K/W)	4,5	2,7-2,85	3,52	2,632

Sastav poliuretanske pene

Poliuretanska pena je proizvod na bazi poliuretana (popularnije PUR ili PU pena), tj. organskog polimera koji nastaje spajanjem jedinica uretanskim vezama.

Najčešće se formira reakcijom izocijanata (di ili triizocijanata) sa poliolom u kontrolisanim odnosima. Ostale komponente se dodaju u svrsi obrade polimera ili modifikovanje njihovih svojstava (usporavanje širenja požara, bolja toplotna stabilnost i slično).

Izocijanati stvaraju penu: fleksibilnu (dušeci, nameštaj, automobilska industrija) ili krutu (izolacione ploče). Ova komponenta se modifikuje reakcijom sa poliolima ili dodavanjem nekih drugih komponenti radi smanjenja isparljivosti i toksičnosti izocijanata tj. poboljšanja svojstava konačnih polimera radi lakše obrade i svestrane primene.

Polioli se klasifiikuju prema krajnjoj upotrebi:

• veća molekularna težina: izrada fleksibilnijih poliuretana
• manja molekularna težina: izrada čvršćih poliuretana

Pravilan odnos svih komponenti u procesu proizvodnje je veoma bitan jer u suprotnom proizvod postaje toksičan.

Izolacija poliuretanskom penom kroz istoriju

Poliuretan je prvi put napravljen pred početak Drugog svetskog rata (1937. godine) od strane nemačkog naučnika Otto Baiera i u početku je korišćen kao zamena za gumu.

Svestranost ovog materijala je brzo prepoznata i od tada se ovaj organski polimer koristi u velikom broju industrija. Kao izolacioni materijal je prvi put primenjen za pivsko bure 1948. godine.

1954. godine dolazi do stvaranja krutog poliuretana (PUR) slučajnim uvođenjem vode u hemijsku reakciju. Nakon 13 godina PUR je unapređen u PIR (poliizocijanurat) koji u odnosu na prethodni ima bolju toplotnu stabilnost i otpornost na požar.

Sedamdesetih godina počinje korišćenje izolacije u spreju na bazi poliuretana, a ubrzo nakon toga se kreće sa proizvodnjom mekih panela.

Prva pasivna kuća u kojoj su primenjeni prozori sa profilima izolovanim poliuretanom je sagrađena 1990. u Nemačkoj.

Izolacija poliuretanskom penom i njeni tipovi

Najčešća primena poliuretanske pene kao izolacionog materijala u građevinarstvu je u vidu:

1. sendvič panela;
2. izolacionih ploča;
3. mekih zvukoizolacioni panela;
4. spreja.

Sendvič paneli PUR i PIR

Sendvič paneli predstavljaju moderan građevinski materijal se sastoji od:

1. metalne obloge: dva površinska sloja lima koja se lepe na

2. jezgro koje može biti od različitih ispuna (PUR, PIR, EPS i kamena vuna)

Ukoliko je izolacija od poliuretana (PUR i PIR), on je sam i lepak te se takav panel naziva i panel sa neprekidnim jezgrom. PUR i PIR paneli su znatno jači od EPS panela i imaju bolje izolacione performanse, oko 50% bolji faktor provodljivosti.

Metalna obloga pruža odlične mehaničke, dok jezgro pruža termičke karakteristike. Pored toga što je PIR poboljšana verzija poliuretana (PUR), osnovna razlika je što su PIR paneli otporniji na požar i usporavaju širenje plamena i emitovanje dima.

Postavljaju se na skeletne sisteme (čelične, drvene ili betonske) pomoću namenskih vijaka koji mogu biti skriveni ili vidljivi. Postavljanjem sendvič panela na krovove, zidove ili plafone, nastaju lagani objekti čiji se elementi napravljeni od sendvič panela mogu lako demontirati i iskoristiti na drugoj lokaciji.

U modernoj arhitekturi imaju sve veću primenu ne samo u izgradnji industrijskih objekata, već i u ostalim objektima zbog raznovrsnih finalnih obrada i tekstura.

Najveću primenu nalaze u slučajevima gde je neophodna brza montaža i moguća demontaža, ekonomski pristupačan materijal, jednostavno održavanje i relokacija po potrebi.

Izolacione ploče

Ploče od poliuretana sa zatvorenim tipom ćelija kao termoizolacija se najčešće proizvode sa završnim slojem aluminijumske folije ili mineralnog filca.

Kao i ostali proizvodi od poliuretana karakteriše ih, pored odličnih termičkih karakteristika, vlagootpornost, mala težina, laka obrada, otporan na buđ i štetočine i jednostavno postavljanje.

Primenjuju se za izolaciju:

• kosih krovova (iznad, između i ispod rogova u toku izgradnje novog objekta ili sanacije postojećeg);
• ravnih krovova;
• podova (nalaze primenu i u sistemima podnog grejanja gde čvrstoća ovog materijala omogućava da se cevi direktno pričvrste za izolaciju);
• zidova.

Mala toplotna provodljivost omogućava korisnicima da i sa manjom debljinom ovog izolacionog materijala postignu potrebne uštede energije, čime dobijaju i veći korisni prostor. Kombinacijom male težine i tanjeg sloja izolacije (koju omogućava toplotna provodljivost od 0,025 W/mK) postiže se i manje opterećenje na krovne konstrukcije.

Preporučuje se slojevito postavljanje ovih ploča u cilju sprečavanja toplotnih mostova. Na primer postavljanje dva sloja ovih ploča, debljine po 5cm.

Kao i za sve tipove izolacija, veoma je bitno da ugradnja bude kvalitetna i po uputstvima proizvođača jer znatno utiče na termičke karakteristike. Oba sloja moraju biti čvrsto povezana i sve spojnice zaptivene, kao i ivice što se obezbeđuje lepljenjem traka koje su otporne na vodu, vlagu i temperaturne razlike. Prilikom postavljanja potrebno je zaštiti poliuretanske ploče od insekata, vetra i vode postavljanjem metalnih profila koji se postavljaju silikonom i ekserima (kod postavljanje izolacije fasadnog zida sa donje strane). Folija preko poliuretanske pene služi kao drenažni sloj. Zbog toga je bitno ostaviti vazdušni prostor da se kondenzovana atmosferska vlaga odvede napolje.

Meki zvukoizolacioni paneli

Poliuretanska pena sa otvorenom strukturom ćelija je odličan zvučni izolator. Od ovog materijala se proizvode paneli različitih debljina (od 2,5-10cm) i boja (osnovne su bela i crna). Kako bi se poboljšala zvučna izolacija, ovi paneli se najčešće proizvode u piramidalnom ili u obliku jajeta.

Rađena su istraživanja kako mešanje poliuretanske pene zatvorenih ćelija i tekstilnih otpadnih materijala utiče na akustične performanse. Dobijeni kompozitni materijali u eksperimentima pokazuju bolju apsorpciju zvuka u poređenju sa krutom poliuretanskom penom. 40% tekstilnog otpada dovodi do 100% boljeg koeficijenta smanjenja buke.

Akustični paneli na bazi poliuretana se kombinuju i sa vinilom ili gips kartonom i primenu nalaze u mašinskim prostorijama ili između stambenih jedinica u cilju smanjenja buke i vibracija. Ovi kompozitni materijali se jednostavno postavljaju pomoću cementnog lepka na nakvašene površine ili na odgovarajući prajmer.

Izolacija poliuretanskom penom u spreju

Iako se PUR i PIR paneli viđaju češće na našim područjima, poliuretanska pena se sve više primenjuje u spreju za izolaciju većih površina. Neki proizvođači tvrde da 10 cm pene postavljene prskanjem zamenjuje 20-25 cm ostalih izolacionih materijala. Primena ove izolacije je višestruka:

• sa spoljne strane zida,
• sa unutrašnje strane zida,
• izolacija potkrovlja,
• izolacija poda,
• iznad i ispod crepa,
• izolacija temelja.

Tipovi ove vrste izolacije se razlikuju u načinu na koji se ‘sležu’. Postoji pena sa otvorenim i zatvorenim ćelijama.

Tip sa zatvorenim ćelijama nakon sleganja sadrži dosta različitih džepova gasa/vazduha koji usporava proticanje toplote. Nedostatak ovog tipa poliuretanske pene je što blokira vlagu, te prostorija u kojoj se primenjuje mora biti dobro ventilisana da ne bi došlo do kondenzacije.

Pena sa otvorenim ćelijama je manje gusta (nije otporna na pritisak) te se ne može koristiti za ukrućivanje konstrukcije. Nije dobar toplotni izolator kao pena sa zatvorenim ćelijama te je potrebno postaviti deblji sloj kako bi se dostigao željeni faktor izolacije. Međutim, ovaj tip izolacije blokira zvuk i dozvoljava protok vlage, te se koristi kao zvučna izolacija i smanjuje rizik od pojave kondenza.

Zatvorene ćelije	Otvorene ćelije
bolja toplotna otpornost (R vrednost)	slabija toplotna otpornost
barijera za vlagu = manja propustljivost vlage = veća mogućnost pojave kondenza	manja barijera za vlagu = veća propustljivost vlage = manja mogućnost pojave kondenza
otpornija i čvršća	slabija i manje otporna
srednja gustina	manja gustina
otporna na vodu	ne preporučuje se dodir sa vodom
slabija zvučna izolacija	odlična zvučna izolacija

Slična primena postavljanja izolacije u vidu spreja je moguća i koriščenjem celuloze ili staklenih vlakana. Ovi materijali nemaju koeficijent prolaska toplote (U vrednost) kao poliuretanska pena, ali se prave od recikliranih materijala i koriste hemikalije i veziva koja nisu štetna za životnu okolinu i korisnike.

Izolacija poliuretanskom penom – prednosti i mane

„Zelena strana“ poliuretanske pene se ogleda u visokim termičkim karakteristikama. Pena izoluje po cm znatno bolje od staklenih vlakana (fiberglass) i celuloze. Druga prednost je njena višestruka primena:

• termička izolacija (visok faktor termičke konduktivnosti),
• vazdušna barijera,
• zaptivanje (eliminacija toplotnih mostova),
• suzbijanje vlage,
• smanjenje buke i
• barijera za vodu.

Negativnu stranu poliuretanske pene odlikuje njen hemijski sastav koji mnogi smatraju opasnim.

Čist poliuretanski polimer je zapaljiva čvrsta supstanca s obzirom da je na bazi naftnih derivata. Razgradnja poliuretana prilikom požara dovodi do isparavanja toksičnih proizvoda i značajnih količina ugljen-monoksida i vodonik-cijanida. Otpornost na požar se rešava gore pomenutim komponetama koje su usporivači gorenja i koje se uglavnom smatraju štetnim.

Hemijska industrija na bazi laboratorijskih istraživanja tvrdi da sastav poliuretanske pene nije štetan za ljude i životnu okolinu. Druga istraživanja stoje iza toga da je bitno da se uticaj ovog materijala ispita u nekontrolisanom okruženju, tj u našim domovima nakon primene.

Zaključak

Termičke karakteristike poliuretana, u kombinaciji sa njegovom malom težinom i prilagođavanju podlogama i prostorima koje ispunjavaju, daju proizvodima na bazi poliuretana prednosti u odnosu na druge zastupljene izolacione materijale.

Kritike na poliuretansku penu po pitanju vatrootpornosti i hemijskog sastava ne sputavaju proizvođače da razvijaju različite tipove izolacionih materijala na bazi poliuretana.

Sanja Đurđević, d.i.a.