PU pěna neboli polyuretanová pěna je oblíbený materiál používaný v různých průmyslových odvětvích pro své vynikající izolační vlastnosti a odolnost. Polyuretanová pěna, také známá jako PU pěna, je všestranný materiál, který je široce používán v různých průmyslových odvětvích, včetně nábytku, automobilového průmyslu a stavebnictví.
Ať už ji nazveme izolační, montážní, PUR nebo PU pěna, vždy se jedná o polyuretanovou pěnu s lokálním použitím, která až při použití vytvrdne z tekuté do pevné formy. Během vytvrzování je montážní pěna dobře tvarovatelná a ideálně se integruje do úzkých meziprostor nebo dutin, jako jsou spáry nebo mezi dveřní zárubeň a zdivo. Jakmile montážní pěna vytvrdne, zajišťuje jak masivní zpevnění, tak i dobré izolační vlastnosti.
Historie polyuretanu
Polyuretan má svou historii z doby před 2. světovou válkou. Centrem výzkumu bylo město Leverkusen v Německu u firmy BAYER. V roce 1937 profesor Otto Bayer (1902-1982) a jeho tým zjistili, že reakce alifatických diisokyanátů a alifatických dipolyolů vede ke vzniku lineárních polymerů s vysokou molekulovou hmotností. Dalšími významnými osobnostmi, podílejícími se na procesu tvorby polyuretanu, byli američtí vědci Dr. William "Butch" Hanford a Dr. Donald Fletcher Holmes. V roce 1942 objevili skutečnost, že di-isokyanáty a stávající polyoly se dají sloučit velmi rychle, narozdíl od původní (časově zdlouhavé a finančně nákladné) německé metody. Hanfordova věta "vývoj tohoto vynálezu mi trval sedmnáct minut" se stala známou i vzhledem k faktu, že především rychlost reakce byla důležitou částí tohoto objevu. Jejich postup se používá dodnes pro výrobu většiny polyuretanových systémů. V roce 1953 Dr. Bayer navázal spolupráci s firmou Monsanto Chemical Company a vznikla společná firma MoBay Chemical Corporation pro výrobu umělých hmot v USA. Skutečný rozmach polyuretanů nastal v roce 1957 především díky použití nových typů polyolů na bázi polyéterů.
Výroba a složení PU pěny
Výroba PU pěny vyžaduje vzorec, který závisí na konkrétním typu potřebné pěny a také na požadované hustotě a tvrdosti. Polyuretanová pěna je vyrobena z polyuretanu. Polyuretany jsou plasty nebo umělé pryskyřice. V závislosti na výrobním procesu mají pěny různou konzistenci. V zásadě platí, že se pěna rozpíná a po krátké době je z ní tvrdá hmota.
Základem syntézy polyuretanových pěn je reakce izokyanátů (látky obsahující chemicky reaktivní skupiny - NCO), polyolů (polyalkoholů), aminů a vody (látky obsahující hydroxylové skupiny a aminové skupiny -OH, -NH2). Volbou vhodné kombinace látek vstupujících do reakce lze získat polyuretany s různými vlastnostmi (od velmi „pružných“ elastických pěn až po „silně zesíťované“ tvrdé pěny). Na druhu použitého polyolu, popř. na přítomnosti dalších látek ovlivňujících průběh reakce (např. katalyzátorů, stabilizátorů pórů, atd.) závisí konečné vlastnosti pěny.
Čtěte také: Žáruvzdorný beton: postup
chemický průmysl vyvinul a dodává suroviny včetně návodu na jejich zpracování s parametry výsledné PUR pěny. Výchozími surovinami pro plasty obecně jsou např. zemní plyn, uhlí, ale především základní a nejvýznamější surovina - ropa. Plasty jsou organické sloučeniny, které obsahují především uhlík, dusík, síru a chlor.
Proces „vypěňování“ začíná vývinem nadouvacího plynu. Tímto plynem může být buď CO2 (uvolněný chemickou reakcí izokyanátu s vodou) nebo inertní látka freon R-XX, který se při vzrůstu teploty nad jeho bod varu mění na plyn, aniž by předtím chemicky reagoval. Předpokladem pro začátek napěňování je přesycenost reakční směsi plynem a dostatek zárodečných center pro vznik bublin. V dalším průběhu reakce se objem bublin, které mají přibližně kulovitý tvar zvětšuje až do objemové hmotnosti pěny cca 250 kg/m3.
Příprava PUR pěny je tedy složitý chemický a fyzikální proces. Pro dosažení určitých vlastností PUR pěn je nutno k reagujícím složkám přimísit pomocné a přídavné látky, které ovlivňují jejich výslednou podobu.
Typy PU pěny podle složení a vytvrzování
Rozlišujeme především dva hlavní typy PU pěny podle způsobu vytvrzování:
Jednosložková PU pěna
Běžná a nejčastěji používaná polyuretanová pěna je označována jako jednosložková pěna. Ve skutečnosti ale obsahuje složek celou řadu. Základ pěny tvoří polymerová složka (směs izokyanátů a polyolů a další přísady, které umožňují polymerizaci a vytvrzení pěny za přítomnosti vlhkosti) a je zodpovědná za tvrdnutí a vytváření pevné struktury. Druhou hlavní složkou „jednosložkové“ pěny je hnací plyn, obvykle izolační plyn jako například izobutan nebo butan, který slouží k vytváření pěnové struktury a vytlačování pěny z dózy. Tento plyn je stlačen v tlakové nádobě a uvolňuje se při aplikaci pěny. To podstatné je, že k vytvrzení jednosložkové pěny je potřeba voda, např. vlhkost ze vzduchu a že taková pěna tvrdne, neboli vyzrává zvenku dovnitř. U jednosložkové PU pěny dochází k vytvrzení pomocí kontaktu se vzdušnou vlhkostí. Místo, na které budete nanášet polyuretanovou pěnu, nejprve postříkejte vodou. Tím dosáhnete rychlejšího vytvrzení a lepší přilnavosti. Jednosložková montážní pěna je vhodná k vyplňování spár ve zdivu nebo utěsnění okenních parapetů či upevnění izolačních desek. Většinou můžete počítat asi se čtyřmi až pěti hodinami schnutí.
Čtěte také: Podzimní dekorace z betonu
Dvousložková PU pěna
Při aplikaci dvousložkové pěny není vzdušná vlhkost potřeba a k jejímu vytvrzení slouží speciální vytvrzovací složka umístěna v malé nádobce v dóze s pěnou. Tato složka musí být aktivována se zbytkem dózy před započetím práce. Dvousložková montážní pěna nevyžaduje vlhkost k vytvrzení. Dodává se s ní dodatečné tvrdidlo, které použijete podle pokynů výrobce. U některých výrobků se obě složky smísí přímo v dóze těsně před použitím. Dvousložkové polyuretanové pěny dosahují vyšší pevnosti a tvrdnou rychleji než jednosložkové pěny. Z toho důvodu zpracovávejte dvousložkovou pěnu rychleji než jednosložkovou.
Složení pro specifické aplikace
Vzorec pro výrobu PU pěny závisí na konkrétních požadavcích aplikace.
- U běžné pěny se složení obvykle skládá z polyolové složky a izokyanátové složky, které jsou smíchány dohromady. Podíl těchto složek určí hustotu a tvrdost pěny. Přidání nadouvadla, jako je voda nebo vzduch, vytvoří v pěně póry, což má za následek lehký a pružný materiál.
- Pro paměťovou pěnu, typ viskoelastické pěny, která se přizpůsobuje tvaru těla, jsou ve složení zapotřebí další přísady, jako je síťovací činidlo a katalyzátor. Tyto složky pomáhají vytvářet jedinečné vlastnosti pěny - pomalé zotavení a citlivost na tlak.
- Pěna do bot vyžaduje jiný vzorec, který bere v úvahu potřebu tlumení nárazů a odpružení. Přídavek speciálního plniva, jako jsou duté skleněné mikrokuličky nebo pryžové částice, může tyto vlastnosti ještě zlepšit.
- Pěna z automobilových plechů, používaná v automobilových aplikacích, musí být schopna odolat dlouhodobému vystavení vysokým teplotám a také poskytovat zvukovou izolaci. Proto složení této pěny zahrnuje přísady zpomalující hoření a materiály tlumící zvuk.
Výrobní proces PU pěny
Výrobní proces PU pěny zahrnuje několik kroků, z nichž každý hraje zásadní roli při výrobě konečného produktu.
- Příprava surovin: Primárními složkami používanými při výrobě PU pěny jsou isokyanáty a polyoly. Tyto materiály jsou smíchány dohromady ve specifickém poměru, aby vytvořily základní materiál pro pěnu.
- Smíchání a expanze: Jakmile je základní materiál připraven, je přiváděn do míchací hlavy, která do směsi přidává katalyzátory, nadouvadla a další přísady. Katalyzátory iniciují chemickou reakci, která způsobí, že se směs roztáhne a vytvoří pěnu. Nadouvadla vytvářejí plyn, který vytváří buněčnou strukturu pěny.
- Lití a vytvrzování: Pěna se poté nalije do forem, kde expanduje a vytvrzuje po určitou dobu. Během procesu vytvrzování pěna ztvrdne a převezme tvar formy.
- Řezání a tvarování: Poté se pěna vyjme z formy a nařeže na požadovanou velikost a tvar.
Metody zpracování PUR pěny
Recept „know-how“ má výrobce surovin a na zpracovateli zůstává druhá část procesu. Toto pro zpracovatele a aplikátora PUR pěn na stavbě téměř neproveditelné. Pro nástřiky a lití se v praxi používají dvousložkové systémy pur pěn, které se liší svými vlastnostmi (např. objemovou hmotností, startovacími časy, směšovacími poměry, výslednými fyzikálně technickými vlastnostmi apod.).
- Lití po vrstvách: Tohoto způsobu se používá především u velkoprostorových izolací jako jsou zásobníky, nádrže, energetické kanály a jiné mezistěnové izolace. Nejčastěji se provádí jako lití po vrstvách tak, aby nedošlo k deformacím nebo k poškození PUR pěny vysokou koncentrací reakčního tepla.
- Lití do forem: Tento způsob se uplatňuje především při sériové výrobě izolačních prvků, u kterých se požaduje přesný rozměr a vysoká kvalita povrchu spolu s dobrými mechanickými vlastnostmi. K lití se používají systémy PUR pěny o objemové hustotě 30-250 kg/m3. Použité nadouvadlo je nejčastěji na bázi CO2. Nejrozšířenější uplatnění této technologie je ve výrobě izolačních panelů sendvičové konstrukce ve stavebním a automobilovém průmyslu.
- Injektáž PUR: Tato speciální technologie se používá především pro zpevňování hornin nebo zdiva, utěsňování stavebních konstrukcí proti průnikům tlakové vody (tunely, podzemní stavby, hráze vodních děl, důlní konstrukce apod.). Princip injektáže PUR spočívá obvykle v předvrtání potřebného množství otvorů v místě aplikace, do kterých jsou upevněny speciální injektážní trysky. Injektážní PUR systém je po připojení vysokotlakého čerpadla na tyto injektážní trysky vháněn pod vysokým tlakem až do místa injektáže, kde účinkem reakce složek dojde k následnému zpevnění a zatěsnění injektované části stavby.
- Stříkání na místě: Zpracování PUR pěny stříkáním na místě patří k nejmodernějším, ale současně k nejnáročnějším způsobům vytváření tepelných a vodotěsných izolací. PUR pěna vzniká přímo na místě směšováním dvou tekutých složek, které se na podklad nanášejí stříkáním. K nástřiku PUR pěn se používá speciální vysokotlaké zařízení se směšovací pistolí.
Aplikační aspekty PU pěny
Trubičková nebo pistolová pěna?
Jak jednosložková, tak dvousložková PU pěna je k dostání buď jako trubičková nebo jako pistolová pěna. Trubičková pěna se zpracovává přímo z dózy pomocí přiložené trubičky. Ke zpracování pistolové pěny je potřeba pistole na PUR pěnu. Při aplikaci můžete velmi přesně dávkovat množství pěny. S pistolovou pěnou můžete pracovat na etapy.
Čtěte také: Velký betonový květináč – DIY
Třídy reakce na oheň
Polyuretanové pěny spadají do dvou různých tříd reakce na oheň:
- Třída reakce na oheň B1: Znamená, že stavební materiál je „těžce zápalný“. Tato PU pěna je vhodná pro elektroinstalace a podobné práce.
- Třída reakce na oheň B2: Znamená „normálně zápalné“. Pěny v této třídě jsou vhodné pro většinu běžných kutilských prací, jako je izolace, utěsnění a lepení.
Aplikace montážní pěny
- Před použitím jednosložkové pěny je dózu třeba řádně protřepat. A to hned z několika důvodů. Polymer a hnací plyn se při skladování oddělí a před zpracováním se musí znovu smíchat. Po smíchání složek v dóze z ní PU pěna lépe vychází a má mnohem lepší strukturu a vyšší výtěžnost. Navíc tím zamezíme tomu, aby uvnitř dózy zůstaly zbytky.
- Jak jsme již říkali, jednosložková pěna potřebuje k vyzrávání vlhkost, proto navlhčete podklad a také nanesenou pěnu. Při práci s 1K pěnou podklad předem dobře navlhčete. K tomu lze použít stříkací pistoli.
- Dvousložkovou pěnu před použitím dobře protřepejte, aby se obě složky v dóze dobře promíchaly.
- Pro obě montážní pěny platí: Držte dózu obráceně a aplikujte pěnu na požadované místo. S dávkováním buďte opatrní a pamatujte na to, že pěna ještě zvětší svůj objem.
- U svislých spojů pěňte vždy zdola nahoru, zejména pokud se jedná o širokou spáru.
- Neodřezávejte pěnu příliš brzy, pouze zcela vytvrzenou pěnu lze jednoduše odříznout nožem. Pokud byste pěnu řezali příliš brzy, narušili byste proces vytvrzování a pěna by se rozpadala.
- Vytvrzenou pěnu chraňte před světlem. Pěna je odolná proti hnilobě a rozkladu, ale není odolná proti světlu, UV záření a při delším vystavení povětrnostním vlivům pěna degraduje, žloutne a stárne. Proto je potřeba ji, co nejdříve zakrýt. Nejlépe omítkou, pokud nejsou použity okenní fólie.
Teplota zpracování
Při používání PU pěn je dobré si dát pozor na správnou teplotu zpracování, která je běžně při teplotách mezi 5°-25°C. Optimální teploty pro dózu a zdivo jsou kolem 20°C. Při nedodržení aplikačních teplot pěna špatně přilne k podkladu, stává se křehkou, prodlužuje se doba vytvrzení. V chladném počasí používáme, jako alternativu zimní pěnu, které mají teplotu zpracování až -10°C. Je ale vždy doporučeno dózu s PU pěnou uchovávat při pokojové teplotě. Při mrazu nelze polyuretanovou pěnu téměř zpracovávat.
Vhodné a nevhodné podklady
V zásadě platí, že vhodnými podklady je beton, omítka, zdivo, cement, dřevo, hliník, předem upravené kovy a různé plasty. Existují však také podklady a stavební materiály, které pro montážní pěny vhodné nejsou.
Použití montážní pěny
Polyuretanové pěny lze jinak použít univerzálně - například pro izolaci, vyplnění, montáž, lepení a utěsnění. Pro montáž dveří nebo oken se hodí speciální pěna na okna a zárubně: rozpíná se méně a má lepší zvukovou izolaci než jiné pěny. Pro určité práce jsou nejlepší volbou pěnové izolační materiály ve formě hotových izolačních desek.
Jak už naznačují různá označení polyuretanových pěn, je montážní pěna extrémně všestranně použitelná a používá se kromě oblasti stavebnictví a domácího kutilství například i pro kreativní design.
Výhody a nevýhody montážní pěny
Výhody
- Práce s polyuretanovou pěnou má řadu výhod.
- S pěnou si relativně snadno poradí i začátečníci.
- Především dvousložková pěna rychle tvrdne, takže můžete bez zdržování pokračovat v renovacích.
- Optimální izolační účinek je zaručen minimální tepelnou vodivostí PU pěny.
- Kromě toho můžete montážní pěnu bez problémů přetírat, přelepit nebo omítnout.
- Pěna je odolná proti vodě, plísním a hnilobě.
- Navíc téměř nestárne.
Nevýhody
- V místech, kde sluneční světlo dopadá přímo na pěnu, ji bezpodmínečně natřete, protože materiál není odolný proti UV záření.
- Při mrazu nelze polyuretanovou pěnu téměř zpracovávat.
Bezpečnost při aplikaci polyuretanové pěny
Pracujte pouze v rukavicích a při práci s montážní pěnou noste respirátor. Montážní pěnu, která ještě nevyschla, můžete odstranit pomocí prostředků obsahujících aceton.
tags: #jak #vyrobit #pur #penu