Jakie zastosowanie mają tworzywa sztuczne w budownictwie?

Tworzywa sztuczne stały się nie tylko substytutem tradycyjnych materiałów budowlanych, ale pozwalają również na istotne zmniejszenie pracochłonności robót, uzyskanie korzystniejszych parametrów eksploatacyjnych budynków i zwiększenie trwałości. Największy udział materiałowy w wykorzystaniu tworzyw sztucznych mają z reguły polistyrenowe produkty ociepleniowe oraz wyroby z PVC używane przy produkcji okien, orynnowania czy wykładzin podłogowych.

Jakie zastosowanie mają tworzywa sztuczne w budownictwie?

W grupie materiałów instalacyjnych dominują rury i kształtki z polietylenu i polipropylenu, a przy pracach wykończeniowych znajdują zastosowanie plexi, poliwęglany czy ABS. Różnorodne związki polimerowe wchodzą też w skład wielu wyrobów chemii budowlanej - farb, klejów czy zapraw.

Zalety i wady tworzyw sztucznych

Przy wykorzystaniu do określonych zadań, tworzywa sztuczne można porównywać z materiałami tradycyjnymi - głównie drewnem i metalem, które w budynku pełnią podobne funkcje.

Oczywiście o przydatności do określonych zastosowań decydują te własności materiałów, które pozwalają na uzyskanie wymaganych parametrów, ale również należy uwzględniać, takie czynniki jak bezpieczeństwo użytkowania, trwałość, odporność na warunki zewnętrzne, estetykę itp.

Poszczególne tworzywa sztuczne, mimo pewnych różniących je właściwości, mają szereg wspólnych cech, które mogą sprzyjać lub ograniczać ich zastosowanie w miejsce materiałów tradycyjnych.

Bezsprzeczną ich zaletą jest względnie łatwa i tania produkcja, możliwość dowolnego kształtowania, wysoka odporność korozyjna, jednorodność struktury. Jednak ich stosowanie niesie istotne uwarunkowania wynikające z miejsca i funkcji tych wyrobów.

Podstawową wadą niemal wszystkich tworzyw sztucznych jest ich palność, chociaż, poprzez modyfikacje składników można dla niektórych tworzyw uzyskać klasę B w klasyfikacji reakcji na ogień.

Jednak kwestia palności nie stanowi jedynego zagrożenia. Istotnym problemem może być wydzielanie toksycznych gazów podczas palenia i spadanie rozgrzanych kropel tworzywa, co np. utrudnia akcję ratunkową i rozprzestrzenia pożar.

Dotyczy to zwłaszcza dużych powierzchni pokrytych tworzywem, np. ocieplenia, co wymaga przeprowadzenia dokładnej analizy pod kątem bezpieczeństwa przeciwpożarowego. Innym istotnym ograniczeniem w wykorzystaniu tworzyw sztucznych jest ich stosunkowo niewielka odporność na podwyższone temperatury.

Z reguły materiały te powyżej ok. 100oC zaczynają mięknąć, a graniczne temperatury użytkowania z reguły nie przekraczają 80oC. Również znaczne oziębienie niekorzystnie wpływa na ich wytrzymałość. Stają się wtedy kruche i łatwo je uszkodzić.

Z powyższych względów należy przestrzegać dopuszczalnych granic temperaturowych określonych dla konkretnych produktów.

Większość tworzyw charakteryzuje się wysokim współczynnikiem rozszerzalności liniowej, co wymaga zaprojektowania odpowiednie zamocowania i ukształtowania długich odcinków, np. orurowania bądź zapewnienia dylatacji, np. w orynnowaniu.

Produkty z tworzyw sztucznych użytkowane na zewnątrz pomieszczeń narażone są na bezpośrednie promieniowanie UV, na które - z reguły w podstawowym wykonaniu - nie są odporne.

Dlatego produkty przeznaczone do takich zastosowań powinny wykazywać odporność na to promieniowanie w postaci modyfikacji składu surowcowego lub powłoki ochronnej.

Choć generalnie tworzywa sztuczne są odporne na kontakt z wieloma substancjami chemicznymi, to niektóre z nich ulegają uszkodzeniu przez rozpuszczalniki organiczne (np. benzynę, aceton), które wchodzą też w skład klejów przeznaczonych do łączenia tych tworzyw.

Struktura wielkocząsteczkowa tworzyw sztucznych sprzyja dyfuzji gazów, w przypadku umieszczenia takiego materiału na granicy dwóch ośrodków, np. powietrza i wody.

Problem ten pojawił się w przypadku rur tworzywowych - głównie w instalacjach grzejnych – gdy tlen zawarty w powietrzu dyfunduje do wody, zwiększając jej natlenienie, co przyspiesza korozję metalowych części instalacji. Ochronę przed tym zjawiskiem uzyskano dzięki nakładaniu powłok antydyfuzyjnych w postaci, np. folii aluminiowej.

Materiały termoizolacyjne z tworzyw sztucznych

Najczęściej wykorzystywanym materiałem do ocieplenia ścian zewnętrznych budynku są płyty ze spienionego polistyrenu - w postaci styropianu EPS bądź polistyrenu ekstrudowanego XPS.

Oba wyroby powstają z tego samego surowca - polistyrenu PS, ale różnią się technologią wytwarzania i parametrami użytkowymi. Są też nieodporne na kontakt z rozpuszczalnikami organicznymi. Do mocowania należy wykorzystywać jedynie materiały wodorozcieńczalne (cementowe lub kauczukowe).

Płyty XPS stosowane do ocieplania budynków.
Izolacja fundamentów płytami z polistyrenu ekstrudowanego XPS Fot. Termo Organika.

Płyty XPS są przede wszystkim mniej nasiąkliwe i bardziej wytrzymałe na nacisk, a styropian EPS wytwarzany jest w wielu odmianach różniących się izolacyjnością cieplną, twardością.

Przewodność cieplna wyrobów z PS waha się od 0,032 W/mK do 0,038 W/mK, zależnie od producenta i odmiany.

Do izolacji termicznej wykorzystywane są również płyty ze spienionego poliuretanu PUR lub w postaci bezpośrednio nanoszonej z agregatu warstwy ocieplenia. Pianki te występują dwóch odmianach: otwarto- i zamknięto-komórkowej, co wpływa na ich izolacyjność cieplną i paroprzepuszczalność.

W porównaniu ze styropianem uzyskują lepsze parametry termoizolacyjne dzięki wypełnieniu porów - podczas spieniania – dwutlenkiem węgla.

Jednak na skutek dyfuzji gazów z czasem zastępowany jest on przez powietrze, a przenikalność cieplna rośnie i osiąga poziom zbliżony do wartości uzyskiwanej przez styropian. Dlatego zachowanie wysokiej ciepłochronności wymaga „zamknięcia” pianki PUR w paroszczelnej osłonie np. płycie warstwowej.

Wszechstronne zastosowanie PVC

Pod względem różnorodności asortymentu wyrobów z tworzyw sztucznych wiodąca pozycje zajmują produkty z polichlorku winylu w postaci gotowej lub w formie komponentu.

Materiał ten charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, odpornością na chemikalia, a dzięki modyfikacjom składu chemicznego uzyskuje się własności użytkowe optymalne do konkretnych zastosowań.

Z PVC wytwarzane są profile ram okiennych.
Okno PVC. Fot. OknoPlus.

Najszerszy obszar zastosowania PVC to profile ram okiennych o wielokomorowej strukturze i różnorodnym zarysie, barwione w masie lub pokryte okleiną. Ich stabilność zapewniają umieszczone wewnątrz kształtowniki stalowe, a połączenia, np. narożne wykonuje się metodą zgrzewania.

Z tego materiału wykonywane jest również orynnowanie nieulegające korozji i odporne na uszkodzenia mechaniczne oraz parapety zewnętrzne.

Niezwykle szerokie możliwości zdobnicze umożliwia pokrycie podłóg materiałem z PVC w postaci wykładziny, płytek bądź paneli. Pokrycie podłogi, np. w łazience z wykorzystaniem powłoki zgrzewanej ze zdobieniami zapewnia całkowitą jego wodoszczelność.

PVC stosuje się do produkcji m.in. paneli winylowych.
Panele winylowe marki Wineo. Fot. Windmöller.

Polichlorek winylu jest również surowcem do produkcji rur instalacyjnych - głównie w kanalizacji z wykorzystaniem połączeń kielichowych, choć produkowane są też rury do wody łączone metodą klejenia.

Odporne rury tworzywowe

Domowe instalacje wodne i grzewcze obecnie montowane są wyłącznie z rur tworzywowych, przy czym dominują rury wytwarzane na bazie polietylenu PE oraz polipropylenu PP. W obszarze głównych linii zasilających z zewnątrz montowane są z reguły rury z polietylenu, które dzięki elastyczności można łatwo kształtować, dostosowując do trasy przebiegu.

Natomiast w obrębie instalacji wewnętrznej wykorzystywane są rury warstwowe typu PEX-Al-PE, zarówno w obiegach zimnej i ciepłej wody, jak i instalacjach grzewczych.

Rury PP-b wykorzystane do budowy niskoszumowego systemu kanalizacji.
Niskoszumowy system kanalizacji COMFORT Plus. Fot. Pipelife.

Powłoka aluminiowa chroni je przed dyfuzją tlenu, a rury można wyginać na promieniu odpowiadającym ich 5-krotnej średnicy, co znacząco ogranicza liczbę użytych złączek zaciskowych lub zaprasowywanych.

Alternatywnie instalacje wodne i grzewcze wykonywane są z rur PP dostarczanych w prostych odcinkach i łączonych metodą zgrzewania z kształtkami i osprzętem.

Występują one w kilku odmianach jako zwykłe, stabilizowane (pod względem rozszerzalności cieplnej) włóknem szklanym lub perforowaną wkładką aluminiową oraz z pełnym pokryciem folia aluminiową i z przeznaczeniem do instalacji grzewczych. Z PP wykonywane są też coraz częściej elementy armatury, np. zawory, rozdzielacze.

Płyty tworzywowe zamiast szkła

Przezroczyste przegrody wymagające zachowania szczególnego zabezpieczenia przed rozbiciem mogą być wykonane z odpornego na uderzenia i bezpiecznego tworzywa zwanego plexi, czyli polimetakrylan metylu (w skrócie PMMA) lub poliwęglanu PC.

Zadaszenie drzwi wejściowych marki Gutta.
Zadaszenie drzwi wejściowych wykonane z poliwęglanu. Fot. Gutta.

Te materiały w postaci płyt o różnej grubości pełnią rolę przeszkleń wewnętrznych, wypełnień drzwi i dostępne są w odmianach bezbarwnych, dymnych lub matowych. Z poliwęglanu wytwarzane są też płyty komorowe, wykorzystywane jako termoizolacyjne osłony czy zadaszenia.

Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Martyna Nowak-Ciupa, Aleksander Rembisz
Zdjęcie otwierające: Gamrat
Zdjęcia w tekście: Termo Organika, OknoPlus, Windmöller, Pipelife, Gutta

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE