Poliuretan – przyszłość budownictwa

Oszczędnościowe programy przyjmowane w całej Europie wymusiły nowe podejście w rozwiązywaniu tych problemów. Coraz wyraźniej daje się słyszeć racjonalny głos ekologów, szacujących wpływ wyprodukowania i zastosowania konkretnego materiału na stan ziemskiej biosfery we wszystkich najbardziej złożonych powiązaniach.

W Polsce w ciągu niecałych 40 lat wartość normatywnego współczynnika przenikania dla ścian zmalała pięciokrotnie, a już w 2021 będzie niższa sześciokrotnie. Oznacza to zupełnie nową rzeczywistość, wymagającą innowacyjnych rozwiązań architektonicznych, w tym efektywnych źródeł ciepła, nowoczesnych instalacji ciepłowniczych, drzwi i okien o doskonałych parametrach termicznych oraz dobrej klasy materiałów izolujących budynki.

Takim właśnie nowym, wkraczającym na dużą skalę do współczesnego budownictwa materiałem, jest sztywna pianka poliuretanowa PUR lub jej poliizocyjanurowa odmiana PIR. Ich właściwości można rozpatrywać w porównaniu z popularnymi na budowach płytami ze spienionego polistyrenu – styropianem EPS i rozwłóknionym tworzywem skalnym, czyli wełną mineralną – MW.

1. Kontekst termoizolacyjny (energetyczny)
Parametrem najlepiej opisującym termicznie właściwości materiałów jest lambda, czyli współczynnik przewodzenia ciepła λ [W/mK]. Biorąc pod uwagę średnią materiałów dostępnych na rynku, możemy przyjąć ok. 0,040 dla wełny mineralnej 0,034 dla styropianu XPS i 0,023 dla płyt z pianki typu PUR/PIR marki Thermano. Doskonałe właściwości termoizolacyjne to najważniejsza cecha wyróżniająca pianki PUR/PIR.

GRUBOŚĆ WARSTWY TERMOIZOLATORA. Naturalną konsekwencją opisanych wyżej różnic jest konieczność stosowania różnych grubości materiałów termoizolacyjnych. Dla typowej połaci dachowej już w 2021 roku będziemy zmuszeni zainstalować termoizolację gwarantującą izolacyjność konstrukcji szacowaną przez współczynnik przenikania ciepła Uc(max) na poziomie nie więcej niż 0,15 W/m2K. Zrealizować to można za pomocą izolacji z wełny mineralnej o grubości ok. 26 cm lub instalując płyty THERMANO o grubości ok. 14 cm.

OBCIĄŻENIE KONSTRUKCJI. Wyobraźmy sobie sytuację, w której należy ocieplić dach o powierzchni 200 m2, do Uc(max) na poziomie 0,15. W tym celu należy użyć wełny mineralnej o gęstości ok. 100–150 kg/m3 o grubości ok. 26 cm. Ten sam efekt izolacyjny uzyskamy, docieplając dach płytami Thermano o grubości ok. 14 cm, przy gęstości 32 kg/m3.

Oznacza to, że masa wełny mineralnej, którą będziemy musieli obciążyć dach wyniesie ok. 7800 kg, a Thermano jedynie 896 kg. Należy przy tym pamiętać, że dodatkowe ”tony” trzeba zakupić oraz za nie zapłacić, przewieźć i zainstalować na dachu.

2. Kontekst odporności i trwałości
Płyty z twardych pianek poliuretanowych to bardzo trwały materiał. Ze względu na właściwości mechaniczne jest on niepodatny na odkształcenia (CS(10)200), nienasiąkliwy, odporny na okresowy i stały kontakt z wodą < 2% - (WL(T)2), a także na większość czynników biodegradacyjnych oraz niezwykle liczne związki chemiczne.

Najbardziej znany, wyspecjalizowany w badaniach trwałości Instytut Badawczy Izolacji Cieplnej – Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. (FIW, Monachium) wykonał niezwykle przekonującą ocenę pod względem:

• przewodności cieplnej,
• wytrzymałości na ściskanie,
• zawartości wilgoci,
• zmian wymiarowych wycinków PUR wyizolowanych z realnie istniejących budynków po 28 i 33 latach eksploatacji.

W ogólnej ocenie końcowej FIW potwierdził, że pianka PU nie ma istotnych uszkodzeń (wartych wzmianki) i wciąż nie wykazuje defektów. Co więcej, po 33 latach użytkowania te płyty izolacyjne z PUR są wciąż w pełni funkcjonalne i nadal wykazują wszystkie deklarowane wartości i właściwości użytkowe.

3. Kontekst instalacyjny
Bogaty wybór grubości Thermano (40 do 140 mm), niewielka masa płyt przy dużej powierzchni krycia (1,2 x 2,4 m) czy bezpieczeństwo przemieszczania po stabilnych drewnianych elementach więźby to ważne argumenty wskazujące na ewidentne korzyści, jakie używanie płyt Thermano daje wykonawcom, niezależnie czy izoluje termicznie dach, ścianę czy podłogę. Praca jest łatwa, szybka, wolna od szkodliwych pyłów i włókien, bez niebezpieczeństwa uszkodzenia płyt i przede wszystkim ryzyka mechanicznych awarii stosowanych folii, membran.

4. Kontekst ekologiczny
Już podczas wstępnej analizy LCO (ocena cyklu życia) okazuje się, że proponowane ”poliuretanowe” rozwiązania są najbardziej korzystne. Tymczasem najgorzej wypadają m.in. materiały z relatywnie dużym udziałem naturalnych kopalin, ponieważ ekologiczny koszt ich wytworzenia, aplikacji i eksploatacji jest stosunkowo wysoki.

Przy produkcji podstawowego składnika poliuretanów (poliole) można się posiłkować niekopalnymi surowcami, lecz także roślinnymi olejami. W praktyce obecne technologie dopuszczają 17% bioodnawialnej zawartości (oleje kukurydziany, słonecznikowy, lniany, sojowy, palmowy, rycynowy, olej rybi, a nawet rolnicze odpady) oraz do 7% materiału z odzysku (recyklingu).

Tak więc produkcja poliuretanów, już w niedalekiej przyszłości, przynajmniej w znacznej części, nie będzie kojarzyć się z piekielnymi wyziewami rektyfikacyjnych kolumn rafinerii, a z upojnym zapachem rzepaku, lnu czy egzotycznych zielonych lasów palmowych.