Revoluční Polyuretanové Pěny: Tajemství Všestranné Izolace a Průmyslové Efektivity

Polyuretanové pěny (PUR) se v současné době řadí mezi nejefektivnější tepelně izolační materiály. Jsou to lehké pěnové izolanty na organické bázi, zdravotně nezávadné a jejich široké uplatnění je možno nalézt k izolaci interiérů i exteriérů budov. Jejich použití sahá až do 60. let minulého století v Kanadě a USA.

Historie a vývoj PUR pěn

Výroba polyuretanové pěny na bázi polyesterpolyolů, pěn s uzavřenou strukturou buněk, byl převratný vynález, který změnil konstrukci čalouněného nábytku. V roce 1957 byla PUR pěna poprvé použita ve výrobě čalounění.

60. léta: Vývoj druhé generace PUR pěn - éterové pěny s otevřenými buňkami, které nabízely vyšší komfort pro čalouněné výrobky.
1970: Důležitá inovace vytvořením „supersoft“ (super měkké) pěny, s přispěním nadouvadel jako metyléndichlorid a freon 11.
1990: Kvůli dopadu používaných chemikálií na ozónové vyčerpání, stanovil Montreal Protokol velmi redukované použití mnoha chlórových látek, které obsahují nadouvadla, jako např. trichlorofluoromethan (freon 11). V průběhu dalšího vývoje již freon 11 nebyl používán jako nadouvadlo, využíval se kysličník uhličitý, aceton a metyléndichlorid.
80. léta: Vývoj třetí generace vysoce elastických pěn, nazývaných „studené“ pěny. Začala produkce pěn s vysokou pružností (pěny typu HR), pěn s vyšší hustotou a s jedinečnou buněčnou strukturou.
90. léta: Pokračující velký vývoj pěn, byly vytvořeny pěny s vysokou elasticitou, nahrazující pěnovou pryž (pěny typu ROYAL, K). Vývoj pokračoval sérií „viskoelastických“ pěn (speciální mikroporézní polyuretanové pěny s viskoelastickými vlastnostmi - např. CELSIUS - typ DUREN). Tyto pěny mají schopnost dočasné tvarové paměti, vlivem teploty mění své vlastnosti - s rostoucí teplotou měknou. Pro lehací plochy byly dále vyvinuty speciální studené pěny s dlouholetou barevnou identifikací.

Typy a vlastnosti PUR pěn

Polyuretanové pěny dostupné na trhu lze rozdělit na pěny s otevřenými a uzavřenými buňkami, které se liší v některých vlastnostech a použití.

Měkké PUR pěny (otevřenobuněčné)

Vyznačují se otevřenou buněčnou strukturou, díky níž se stávají i zvukovými izolanty.
Jsou lehké a vhodné k zateplení především v interiérech.
S tepelnou vodivostí: λ = 0,032 Wm^-1K^-1 je lze řadit k dobrým tepelným izolantům (dokonce lepším než běžný polystyren a minerální vata).
Funguje jako alternativa k minerální vlně a je navíc elastický, což z něj dělá vynikající materiál pro izolaci konstrukcí a materiálů, které mohou časem měnit tvar - např. dřevo.
Měkké lehčené polyuretany, vznikající jako adiční produkt polyisokyanátů a sloučenin s vysokým obsahem hydroxylových skupin (polyolů). Jsou tvořeny sítí buněk, které jsou převážně otevřené a navzájem propojené.
Objemová hmotnost měkké PUR pěny začíná již pod hranicí 10 kg/m³.
Pěny s otevřenou buněčnou strukturou mají velmi nízký difúzní odpor, dobře propouštějí vodní páry (tedy i vzduch).
Jsou více méně nasákavé a jejich nasákavost je okolo 30 % objemu. Právě z tohoto důvodu je nutné téměř vždy doplňovat skladbu o velmi dobře provedenou parotěsnou zábranu (obvykle fólii).

Tvrdé PUR pěny (uzavřenobuněčné)

Mají na rozdíl od předešlých buněčnou strukturu uzavřenou (z 90-95%), díky čemuž nenasáknou vodu a lze je tedy použít zároveň i jako hydroizolace.
Najdou své uplatnění navíc i při zateplování exteriérů.
S tepelnou vodivostí: λ = 0,022 Wm^-1K^-1 se stávají skvělým tepelným izolantem, který předčí i měkké PUR pěny.
Dlouhodobě dokáží odolávat teplotám 110°C (zatímco polystyren „jen“ 70°C) a krátkodobě teplotám dosahujících až 250°C.
Mezi další výhody lze uvést fakt, že je neokusuje hmyz ani drobní hlodavci.
Jsou doporučovány jako izolační materiál pro místa zvláště vystavená vlhkosti, protože nabízejí vysokou voděodolnost.
Mají strukturu mikroskopických uzavřených bublinek, což jim zajišťuje podobné vlastnosti jako u XPS polystyrenu.
Objemová hmotnost tvrdé PUR pěny, používané na střechy je od 60 kg/m³. Pevnost v tlaku odpovídá zatížení od 4 kg/cm² výš, což lze přepočíst jako 400 kg/dm² nebo 40 tun/m². Z toho je patrné, že po střeše zaizolované tvrdou PUR pěnou se lze pohybovat.
Tvrdá PUR pěna neobsahuje vzduch a změna teplot a obsah vlhkosti vzduchu tak neovlivňuje izolační parametry PUR pěny.
Pro teploty trvale až +160 °C se používá modifikace pur pěny se zkratkou PIR (polyisokyanurát), který má shodné izolační vlastnosti jako PUR.

Společné vlastnosti a výhody PUR pěn

Jsou zdravotně nezávadné a používají se i v potravinářském průmyslu (izolace v pivovarech, mlékárnách, mrazírnách atd.). Všechny lednice a mrazáky jsou výhradně izolovány tvrdou PUR pěnou.
Jejich hmotností zbytečně nezatěžují konstrukce.
Díky aplikaci rovnoměrného rozstřikování, výborné přilnavosti k povrchu a díky homogennosti a celistvosti materiálu umožňuje tento způsob izolace dokonalé zateplení prostor bez jakýchkoliv spár.
UV záření jim neprospívá, proto je třeba ve venkovních prostorách použít ochranný UV nátěr, aby bylo zamezeno následným změnám ve struktuře materiálu. Dobře provedené průměrné nátěry střech vydrží běžně 8-10 let. K dispozici jsou ovšem i kvalitnější nátěry, které mohou vydržet podstatně déle a nebo bezúdržbová varianta, která vydrží řádově několik desetiletí.
Požární odolnost spadá do kategorie B2 a je přímo závislá na typu PUR pěny. Při hoření neskapává, což částečně zamezuje snadnému rozšíření požáru. V 90 % aplikací jsou pěny požárně retardované, tzn. jsou samozhášivé.
Vzhledem k tomu, že PUR pěna vysoce expanduje a vyplní veškeré prostory, nezůstane žádné volné místo, kde by se mohl rosný bod utvořit.
Polyuretanová pěna přilne k mnoha stavebním materiálům, jako je dřevo, kovy a beton, ale také na plasty, jako je polyester, PVC a polystyren.
Izolační pěna z PUR není na poli izolace žádnou novinkou. Poprvé se tento způsob zateplení začal ve stavebnictví používat už v 60. letech minulého století.

Struktura a výroba polyuretanové pěny

Polyuretanová pěna má trojrozměrnou strukturu vzájemně spojených buněk. Buňka je základní jednotkou pěny. Počet buněk se mění od 20 milionů až do 20 miliard na m³ pěny. Buňka představuje tvar dvanáctistěnu zhotovený z 30 podpěr a 12 ploch pětibokých hranolů - oken. Okna jsou povrchově ohraničená 5 podpěrami. Podpěry jsou pevný materiál pěny (elastomer polyuretanu). Zbytek pěny je naplněný vzduchem.

Polyuretan (PUR) je vysoce kvalitní polymer získaný kombinací polyolu s isokyanátem. Výroba lehčených PUR pěn probíhá ve dvou základních technologických postupech:

Čtěte také: Výhody pěnového skla pro izolaci základů

Technologií vypěňování na kontinuálních linkách: Vyrábí se tzv. „nekonečný blok“ (pás) PUR pěny. Minimální doba „zrání“ před dalším zpracováním činí cca 3 dny. Na výrobních vypěňovacích linkách se nejčastěji vyrábějí bloky polyuretanové pěny v rozmezí hustoty od 20 - 50 kg.m^-3.
Vypěňování v diskontinuálních zařízeních: Ve formě nekonečných pásů - bloků, tvarovaných dílců nebo ve formě vakuového vypěňování do potahu. Pro výrobu menšího množství kvalitních éterových polyuretanových pěn (např. HR pěny, viscoelastické pěny) jsou používána diskontinuální zařízení. Princip pěnění tvarových dílců PUR pěny do forem je technologie užívaná nejen na produkty polyuretanových pěn, ale také na produkty z pěnové pryže. Při tomto způsobu výroby lze s výhodou vkládat před pěněním do podsestavy i další prvky.

Z výrobních postupů vznikají produkty nazývané „horké“ a „studené“ pěny.

„Horké pěny“: Jsou vývojově starší. Výrobní postup je charakteristický vyššími teplotami (cca 150 ⁰C). Struktura buněčné stěny je otevřená, rovnoměrná, buňky jsou menší. Obecně lze konstatovat, že horká pěna má nižší prodyšnost a elasticitu.
„Studené“ pěny: Jsou vyráběny při nižších výrobních teplotách (cca 40 - 60 ⁰C). Struktura buněk je větší a otevřenější, buňky působí jako mikropružiny. Pěna je poréznější, má vysokou elasticitu a lepší prodyšnost. Svými parametry se pěny přibližují pěnové pryži, přičemž postrádají její negativní vlastnosti.

Pokrokové výrobní postupy

Retikulované (síťované) pěny: Flexibilní pěny, získané z blokové produkce částečně obsahují zavřené buňky. Termickým procesem - (explozí kyslíkového vodíku v uzavřeném reaktoru) - jsou všechny zbytkové buněčné membrány roztavené a kompletně otevřené, je získaná buněčná síť.
Vakuové zpěňování „VakuForm“: Redukuje měkkou pěnu na pěnu se stejnoměrnou ušlechtilejší pórovitou strukturou. Pórovitá struktura pěny se optimalizuje a její hustota redukuje až o 20 %. Výhodou této technologie je i úspora surovin.
Technologie „CRUSH“: Byla vyvinuta pro zdokonalení mechanicko-fyzikálních vlastností nové generace „studených“ pěn. Stlačením pěnového materiálu až na 15 % jeho objemu a jeho valchováním válci dojde k prasknutí buněčného obalu a tím k maximálnímu otevření buněk.

Povrchová úprava PUR pěn

Povrchová úprava PUR pěn je nová progresivní technologie, umožňující používání jednoduchých i složitě tvarovaných dílců bez potřeby tvorby potahu. Jedná se o aplikaci barev nástřikem přímo na dílce PUR pěny. Nástřik je proveden speciálními PUR barvami, které vytvoří na povrchu pěny tzv. „umělou kůži“ a zajistí výrobku nejen zachování pružnosti, ale i hygieničnost, neboť jsou prodyšné, vodě nepropustné a omyvatelné. Barvy jsou hygienicky nezávadné. Nános polyuretanových barev nenarušuje pěnový materiál dílce, nedeformuje jeho tvar, ale vytvoří na něm rovnoměrnou vrstvu i v oblinách a místech, kde tvorba potahu by byla velmi technologicky náročná. Takto povrchově upravené výrobky mají kratší trvanlivost než s klasickým potahem z potahových materiálů, neboť jde o systém nánosu, který podléhá světelné degradaci. Proto je užití této technologie vhodné pro interiérové výrobky bez přímého slunečního záření.

Značení PUR pěn

PUR pěny jsou značeny písmenem a číselným vyjádřením. Písmeno většinou značí klasifikaci pěny, číselné označení je údaj hodnot objemové hmotnosti (OH) v kg.m^-3 a tuhosti (při 40% poměrném stlačení) v kPa.

Příklad: N 4050 - typ pěny Normal, OH 40 kg.m^-3, tuhost 5,0 kPa. Číselné označení vyjadřuje relaci hodnoty, přípustnou pro daný typ pěny. Tuhost, kvalita a životnost je dána typem PUR pěny, složením receptury a stupněm vypěnění.

Aplikace PUR pěn

Polyuretanové systémy jsou pro své proměnlivé parametry dostupné v mnoha provedeních, což z PUR pěny dělá univerzální tepelně izolační materiál pro všechny povrchy. Polyuretanová pěna se vyrábí přímo na staveništi díky použití speciálních pěnicích strojů.

Čtěte také: Detailní článek o pěnovém skle

Izolace interiérů i exteriérů: Jak plochých či šikmých střech, tak stěn, podlah, stropů.
Dopravní prostředky: Tepelné zaizolování nákladních automobilů a jiné.
Čalouněný nábytek a matrace: Pěny pro použití ve výrobě čalouněného nábytku jsou měkké lehčené polyuretany.
Rybáři: Konopné výlisky jsou legendární návnadou pro lov kaprů.

Důležité aspekty aplikace stříkaných PUR pěn

Stříkaná izolační pěna nabývá v poslední době na čím dál větší oblibě, neboť dokonale těsní a izoluje, její nanesení je velice rychlé a zároveň se vyznačuje velice dlouhou životností. Izolační pěna není na poli izolace žádnou novinkou. Poprvé se tento způsob zateplení začal ve stavebnictví používat už v 60. letech minulého století v USA. Tehdejší pěny nebyly zdaleka dokonalé, primárně se jednalo o značnou ekologickou zátěž na okolní krajinu. Dnes je to zcela jiná situace.

Odborný personál: Technologie nástřiku polyuretanových pěn je mnohem náročnější na odborný, zkušený, školený a zodpovědný personál.
Dvě komponenty: PUR pěna se nevyrábí v továrně jako hotový produkt, ale vzniká až přímo na stavbě, smícháním dvou složek pod tlakem. Tyto pěny, ač jsou chemicky téměř shodné, mají zcela rozdílné poměrové složení chemických komponentů než jednokomponentní montážní pěna ve spreji. U dvou komponentní pěny se složky A a B mezi sebou beze zbytku reagují (stechiometrická reakce).
UV ochrana: Vliv UV záření se projevuje velmi pomalu a pouze povrchově. Přesto každou pur pěnu je nutno opatřit UV ochrannou vrstvou - obvykle nátěrem. Nátěr proto tvoří část izolačního systému PUR IZOLACE.
Životnost: Životnost stříkaných polyuretanových systémů je po celou dobu životnosti stavby, pokud je pěna správně navržena a zpracována.
Skladba střechy: U uzavřenobuněčné PUR pěny se nedělá 4cm odvětrávaná mezera mezi izolací a DHV fólií, pěna může být nastříkána přímo na DHV fólii nebo na bednění. Fólie musí být v pořádku ještě před aplikací.

Pochůznost střech opatřených vrstvou PUR pěny

Střešní tvrdá PUR pěna by měla dosahovat objemové hmotnosti od 60 kg/m³ tzn., že pevnost v tlaku odpovídá zatížení od 4 kg/cm² výš, což lze přepočíst jako 400 kg/dm² nebo 40 tun/m². Z toho je patrné, že po střeše zaizolované tvrdou PUR pěnou se lze pohybovat.

Recyklace polyuretanu

Polyuretan patří do desítky nejmasověji vyráběných polymerů. Odpady vznikající v souvislosti s jeho výrobou a použitím dnes většinou končí na skládkách nebo ve spalovnách. Představují tak obrovskou ekologickou zátěž. V současné době existuje pouze několik metod pro recyklaci polyuretanu, a to i přes vysokou hodnotu tohoto materiálu ve srovnání s jinými materiály.

Firma ROBEX DK, s.r.o.® je dlouholetým výrobcem recyklačních linek pro recyklaci pěnových materiálů typu Molitan® aj. Právě proto se nyní angažujeme v projektech pro recyklaci odpadů. technologie, která umožňuje znovu recyklovat do desek či bloků rozličné typy materiálů. Mezi tyto recyklovatelné materiály patří např. výroby a gumárenské výroby, textilie, sklená vlákna, čedičové vlny, izolační materiály aj. Recyklované bloky slouží jako základní materiál na výrobu jader matrací do postelí a válend, kde tvoří nezastupitelné místo, dále na výrobu čalouněného nábytku, výroby sportovních matrací pro doskočiště, ochranných barier, odpružených povrchů, aj.

Výroba pojené polyuretanové pěny (PPUR)

Výroba pojené polyuretanové pěny probíhá v následujících cyklech:

Čtěte také: Moderní pěnové dlaždice

Odpad pěnového materiálu (různých jakostních typů) je drcen pomocí nožového drtiče na vločky, které jsou dopravníkem přesunuty do zásobníku.
Ze zásobníkového sila jsou drcené pěnové vločky šnekovým dopravníkem přesunovány a dávkovány do míchací nádoby, kde je přidán polyuretanový systém.
Směs pěnícího systému a vloček PUR pěny je následně důkladně promíchána.
Směs je rovnoměrně rozvrstvena, stlačena lisem (tlak cca 0,6 - 0,7 MPa) a párou o teplotě cca 110 ⁰C propařena.
Poté je blok materiálu uvolněn z formy a přesunut do skladu, kde dozrává minimálně 24 hodin. Při zrání dochází ke zpevnění buněčné struktury, k odpaření vodní páry a zbytkových technologických složek vypěňovacího systému.

Na rozdíl od PUR pěn se PPUR pěna nevyrábí v přesně stanovených hodnotách (objemové hmotnosti a tvrdosti), rozlišuje se u ní pouze objemová hmotnost. PPUR pěny se vyrábí v sortimentní řadě objemových hmotností od cca 35 do 230 kg.m^-3. Jejich číselné označení je zároveň informací o objemové hmotnosti materiálu. Výroba PPUR pěny je možná i do tvarovaných forem. Technologii pěnění do formy lze využít i při zpracování odpadů PUR pěny na výrobu podsestav dílců čalouněných výrobků. Výhodou této technologie oproti pěnění PUR pěny do formy je zejména skutečnost, že výrobní náklady na tvorbu formy pro PPUR pěnu jsou nízké a tudíž je tato technologie vhodná i pro malé výrobkové série. Další nespornou výhodou pěnění PPUR pěny do formy je možnost předem vložení dalších prvků, které jsou potřebné pro konstrukci výrobku.

Typy recyklačních linek

Existuje 7 základních typů recyklačních linek, z nichž 3 jsou určeny pro recyklaci pěn tvrdých z odvětví automobilového průmyslu a izolačních stavebních pěn a 4 pro recyklaci pěn měkkých. Základní varianty jsou desková výroba, bloková, karuselová a kontinuální. Součástí výroby recyklačních linek je i nabídka výroby ostatních strojů, určených do recyklačního systému, jako jsou drtiče, mlýny, šrotovníky, dávkovací dopravníky, potrubní systémy, cyklony. Dále stroje pro následné zpracování recyklačních PUR bloků, jako jsou vertikální a horizontální pásové pily, popř. loupací stroje, stroje pro vytvoření reliéfů tzv. nopkovací stroje, frézovací, brousící a ost.

Novinky v pěnových materiálech

Neustálý vývoj nových pěnových materiálových variant nabízí konstruktérům čalouněného nábytku další zajímavé možnosti.

GELTECH: Gelový 3D materiál, který má schopnost „obtékání“ těla uživatele, dodává vyšší oporu s velmi dobrou tepelnou vodivostí a zároveň schopností akumulace tepla. Vývojově byl použit v jádru matrace.
CELLPUR: PUR pěna s příměsí celulózy, který zvyšuje schopnost pěny absorbovat vlhkost prostřednictvím vnitřní struktury velmi jemných vláken. Jeho uplatnění je zejména ve výrobě profilovaných pěnových matrací nebo jader matrací.
ELIOSOFT a ELIOFORM: Pěnové materiály, vyvinuté kombinací polyuretanové pěny pěněné ve vodě sloučené s molekulami latexu. Pěna má mikro buněčnou strukturu, je pružná, prodyšná a výborně reguluje vlhkost, zajišťuje optimální tuhost a odolnost matrace.
HYDROLATEX: Nově vyvinutá pěna, vzniklá kombinací pěnové pryže a PUR pěny. Její příčná perforace zabezpečuje dokonalou ventilaci, pěna má lepší propustnost než samotná PUR pěna.
VISCOLATEX: Viskoelastická pěnová pryž s tvarovou pamětí, která v sobě spojuje výhody materiálů s efektem pomalého vracení a pěnové pryže. Materiál je přizpůsobivý, prodyšný, pružný, tvarově stálý s vysokou trvanlivostí.
Vícehustotní pěnová pryž (Dual latex by Gumotex): Nový typ pěnové pryže, který vznikl zapěněním dvou typů pěnové pryže do jediného jádra (bez lepení), kde je spodní vrstva s vyšší hustotou a horní vrstva s nižší hustotou pěny.

Konopné výlisky: doplněk stravy pro zvířata

Konopné výlisky (pokrutiny) z Farmy Markových vznikají lisováním semínek technického konopí za studena (do 35-40 °C). Konopné výlisky jsou vhodné pro zvířata, především pro psy, hlodavce a koně. Konopné výlisky obsahují fotosteroly, kvalitní bílkoviny a tuky. Vhodné je přidávat konopné výlisky celoročně do krmiva nebo jako pamlsek. Konopné výlisky jsou pouze doplněk stravy. Krmivo má nízký glykemický index. Dodává energii postupně, nezahřívá a nezpůsobuje vzrušivost. Zkrmují se v suchém stavu nebo navlhčené (zejména pro starší zvířata).

Složení konopných výlisků

Složka	Obsah
Bílkoviny	31 %
Tuk (z toho esenciální mastné kyseliny)	9 % (80 %)
Vláknina	30 %
Popeloviny	6 % (minimálně)

tags: #pur #penove #vylisky #informace

Polyuretanové pěny (PUR): Všestrannost a efektivita v izolaci a průmyslu