Plasty – plnohodnotná náhrada tradičných stavebných materiálov

V bývalom Česko-Slovensku sa využívanie plastov rýchlo rozšírilo a vďaka jednoduchej výrobe prefabrikovaných dielcov plasty prenikli aj do oblastí, kde z hľadiska úžitkových a estetických parametrov neboli šťastnou voľbou (umakartové bytové jadrá panelových domov) a dočasne nastal odklon od sprofanovaných plastov k tradičným materiálom. Súčasnú etapu návratu plastov do stavieb charakterizuje cielené využívanie vhodných vlastností jednotlivých typov polymérov a kompozitov, neodmysliteľných pri iných materiáloch – či už sú to minerálne suroviny, kovy, alebo drevo.

V ktorých oblastiach stavebnej výroby si plasty vďaka špecifickým vlastnostiam vydobyli veľmi dobrú pozíciu?

Vzhľadom na obrovský počet plastových výrobkov spotrebného charakteru prekvapia výsledky oficiálnych odhadov, podľa ktorých sa približne 65 percent hmotnosti plastov vyrobených vo svete spracúva vo forme rúr a prvkov potrubných zostáv. Na všetky ostatné aplikácie vrátane spotrebného tovaru, elektrotechniky, automobilového priemyslu a stavebníctva zostáva 35 percent celosvetovej produkcie termoplastov.
Plastové materiály a kompozity sa používajú takmer vo všetkých typoch potrubných rozvodov s výnimkou rozvodov s extrémne vysokými tlakmi.

K typickým oblastiam aplikácie plastových potrubných zostáv patria:

• rozvody kvapalín určených na ľudskú spotrebu (pitnej a teplej vody),
• rozvody kvapalných chemikálií, spôsobujúcich chemickú koróziu kovových rúr a armatúr,
• rozvody vykurovacích plynov (zemného plynu, svietiplynu, bioplynu, propánu a butánu),
• rúry podlahového kúrenia,
• tlakové a beztlakové kanalizačné siete,
• rozvody odpadov vnútri budov,
• technické rozvody stlačených plynov.

V domových rozvodoch pitnej a teplej vody a podlahového kúrenia v súčasnosti dominuje polypropylén (PP). Presadzuje sa aj sieťovaný polyetylén (PE-X) a chlórovaný polyvinylchlorid (PVC-C), ktorý sa masívne použil najmä pri rekonštrukcii niekdajších východonemeckých sídlisk.

Plasty čiastočne ovládli aj oblasť sanitárnych zariadení – vane, umývadlá, drezy a zásteny do sprchovacích miestností. Klasickým materiálom na vane sú platne s polymetylmetakrylátu (PMMA), vákuovo tvarované a spevnené nástrekom polyesterovej živice vystuženej skleným vláknom. Lacnejšie sú koextrudované platne z kopolyméru ABS s tenkou vrstvou PMMA.

V inštaláciách domových odpadov už dominujú plasty, najmä nemäkčený polyvinylchlorid (PVC-U) a blokový PP kopolymér. Tieto materiály sa používajú aj v kanalizačných rozvodoch, kde sa spájajú najčastejšie zváraním pomocou horúcej platne alebo elektrozváraním, keď súčasťou výrobku je zabudovaná vykurovacia špirála, ku ktorej vývodom sa na krátky čas privedie elektrický prúd.

Pri veľmi namáhaných aplikáciách a veľkých priemeroch (až 2 500 mm) sa používajú lamináty na báze polyesterových živíc a skleného vlákna. Veľmi rozšírené sú plastové inšpekčné šachty, septiky a domové čistiarne, ktoré sú v porovnaní s betónovými prefabrikátmi chemicky odolnejšie a ľahšie, takže pri ich aplikovaní často ani netreba používať žeriav.

Okrem týchto oblastí, kde plasty úspešne konkurujú tradičným materiálom, sú aj aplikácie, v ktorých plastovú rúru nemožno ničím nahradiť. Sú to najmä chráničky optických káblov, ktorých materiál charakterizuje nízka hodnota súčiniteľa trenia.

Ďalšou oblasťou výlučného použitia plastov sú opravy a renovácie poškodených potrubných rozvodov bezvýkopovou (po anglicky No-Dig) technológiou. Špeciálna plastovú rúrka, ktorej kruhový prierez sa vo vhodnom štádiu technológie deformuje do srdcovitého tvaru, vsunie sa do poškodeného potrubia. Potom sa naplní vodou alebo parou a vďaka tvarovej pamäti plastového materiálu sa obnoví pôvodný kruhový prierez. Rúrka tak priľahne k stenám opravovaného potrubia. Možno použiť aj ohybný rukáv z nevytvrdeného polyesterového laminátu, ktorý sa po zaťažení do renovovaného potrubia nafúkne horúcou parou, ktorá súčasne iniciuje vytvrdzovaciu reakciu.

Plastové okná sa na našom trhu presadzujú asi pätnásť rokov, na rozdiel od západnej Európy, kde sú rozšírené vyše tridsať rokov. Stali sa obľúbenými najmä pre minimálnu údržbu, vysokú životnosť a dlhodobý estetický vzhľad. Hlavným argumentom odporcov plastových okien bol občasný výskyt plesní v stavebnom objekte, ktorého príčinou je paradoxne dokonalá funkcia tesnenia plastových okien. Preto v súčasnosti výrobcovia plastových okien vybavujú rámy a krídla plastových okien ventilačnými systémami. Zaujímavým riešením bezprievanového vetrania je systém vetracej klapky v spodnom profile krídla.

Vo väčšine európskych štátov je podiel plastových a drevených okien na trhu približne rovnaký, v NSR dosiahol dokonca 60 percent. K výraznému nárastu aplikácie plastových okien dochádza vo väčšine východoeurópskych štátov.

Plastové profily sa najčastejšie vyrábajú z nemäkčeného, húževnatého polyvinylchloridu (PVC-U). Zvyšné tvoria najmä profily z integrálnej polyuretánovej (PUR) peny s kovovou výstužou, ďalej profily z ľahčeného tvrdého PVC a profily z polymetylmetakrylátu (PMMA) s reaktoplastovým jadrom. V USA sa vyrábajú aj profily na báze laminátov a terpolyméru ABS.

Plastové okná majú hlavné nosné profily menej subtílne než okná drevené. Majú však nízku tepelnú vodivosť a výbornú odolnosť proti klimatickým vplyvom, takže okrem umývania nevyžadujú nijakú údržbu. Životnosť profilov na báze PVC-U sa uvádza štyridsať až šesťdesiat rokov.

Zasklenie okien zostáva otázkou klasického anorganického skla, hoci aj tu sa čiastočne uplatňujú plasty. Špeciálna polyesterová (PET) fólia nalepená na tabuľové sklo výrazne zvyšuje odolnosť proti rozbitiu a násilnému vniknutiu.

Technika naparovania kovových interferenčných vrstiev na tenké PET fólie je na vysokej úrovni. Pomocou naparených vrstiev možno regulovať priepustnosť žiarenia s rôznymi vlnovými dĺžkami, takže ultrafialové alebo infračervené žiarenie neprejde do budovy, kým priepustnosť viditeľného svetla je znížená minimálne. Experimentálne sa potvrdilo, že vložením takejto fólie do vzduchovej medzery štandardného zasklenia poklesol súčiniteľ prestupu tepla na polovicu, kým svetelná priepustnosť iba o 15 percent.

Plasty sa presadili pri priesvitných strešných zostavách a bezpečnostných zaskleniach. Ploché aj tvarované priehľadné platne z polykarbonátu (PC) vytlačili tvrdené sklo s kovovou mriežkou – drôtené sklo. Polykarbonát sa stal obľúbeným materiálom na zastrešenia ľahkých stavieb (čakární, zastávok mestskej hromadnej dopravy), na zhotovenie prístreškov nad vchodovými dvermi a pod.

V oblasti hydroizolačných vrstiev majú plastové materiály dominantné postavenie vďaka svojim vlastnostiam, medzi ktoré patrí odolnosť proti vodám s rôznym stupňom agresivity, prispôsobivosť členitosti povrchu, odolnosť proti mechanickému poškodeniu, jednoduché opracovanie detailov, zvárateľnosť a trvanlivosť zvarových spojov vedúca v konečnom dôsledku k dlhodobo bezporuchovej funkcii izolácie. Plastovým hydroizolačným fóliám v niektorých oblastiach konkurujú iba bitúmenové („asfaltové“) pásy, ale aj v týchto výrobkoch sa používajú prísady syntetických polymérov na zabezpečenie flexibility a odolnosti proti nízkym aj vysokým teplotám.

Strešné fólie na vrchné vrstvy plochých striech sa vyrábajú z mäkčeného polyvinylchloridu (PVC), často vystuženého polyesterovou alebo sklenou tkaninou na zabezpečenie rozmerovej stálosti. Nevýhodou fólií z PVC je, že ich nemožno klásť na staré asfaltové krytiny, lebo nie sú odolné proti pôsobeniu bitúmenov. Túto nevýhodnú vlastnosť nemajú fólie z flexibilných polyolefínov (PFO).

Na odvetrávanie vodných pár z podstrešných priestorov a súčasne ako poistná hydroizolácia šikmých striech sa používajú viacvrstvové materiály s dobrou paropriepustnosťou (kombinácia PP-PE-PP), ďalej fólie z polyetylénu (PE), nepriepustné pre vodnú paru, ktoré zabraňujú prenikaniu vodných par z vnútorného prostredia a kondenzácii v konštrukcii strechy.

Hydroizolačné fólie pre inžinierske a dopravné stavby, tunely a pod. slúžia na utesnenie stavieb proti zemnej vlhkosti, tlakovej spodnej vode, niektorým agresívnym kvapalinám a radónu. Ako materiál na tieto aplikácie najčastejšie slúžia mäkčené PVC a flexibilné polyolefíny.

Špeciálne chemicky aj mechanicky odolné bariéry sú nevyhnutné pri zakladaní skládok. Na tento účel sa zväčša využívajú fólie z lineárneho polyetylénu PD-HD hrubé 2 až 5 mm. Sú vhodné aj ako chemicky odolné separačné vrstvy na vytváranie havarijných bariér proti kontaminácii povrchových a spodných vôd ropnými produktmi, ako protiradónové zábrany a na vytváranie nádrží v chemických prevádzkach.

Plastové hydroizolačné fólie s prelisovanými výstupkami v tvare zrezaného kužeľa (má dve podstavy bez vrcholu) s výškou 10 až 20 mm sa používajú na oddelenie podzemnej časti stavieb od zemnej vlhkosti a odvetrávanie základov. Sú nenahraditeľné pri sanácii starých stavieb, ktoré ohrozuje zemná vlhkosť v dôsledku absencie alebo zlyhania funkcie pôvodnej hydroizolácie.

Ďalšou oblasťou typického použitia termoplastických polymérov sú geotextílie. Okrem separačnej funkcie geotextílie a im podobné výrobky (geosiete, geomreže, geomembrány) majú ďalšie funkcie – používajú sa ako ochranná vrstva, na odvodňovanie a filtráciu, prípadne na spevňovanie morských brehov, násypov a pod.

Väčšina plastov sa vyrába pomocou pomerne jednoduchých technológií v ľahčenej forme tuhých i flexibilných pien s otvorenými alebo uzavretými pórmi. Najčastejšie sa používa penový (expandovaný) polystyrén EPS, extrudovaná polystyrénová (XPS) pena, fenolická (PF) pena alebo tvrdá polyuretánová (PUR) pena. Dvojzložkové polyuretánové systémy možno aplikovať priamo na mieste (speňovanie a vytvrdzovanie in situ) a môžu sa použiť ako kombinovaná tepelná izolácia a hydroizolácia plochých striech.

Vynikajúce tepelnoizolačné vlastnosti súčasných materiálov spôsobili až nežiaduci efekt opísaný ako „green house“ (zelený dom). Ak obvodový plášť domu má veľmi dobrú izoláciu, vzniká iba minimálny prestup tepla vedením. Ale najmä v noci vonkajší povrch stavby odovzdáva časť tepla žiarením do priestoru. Ak sa vyžiarené teplo vďaka dokonalej izolácii nedopĺňa znútra stavby vedením, povrch sa ochladí až pod teplotu okolitého vzduchu a vzniká kondenzácia vlhkosti. Tá umožňuje rast jednoduchých rastlín (rias a machov), ktoré stavbu potiahnu zeleným nánosom biomasy (podľa toho označenie zelený dom). Tento efekt možno riešiť tak, že sa na povrch nanesie omietka alebo náter s nízkou hodnotou emisivity v infračervenej oblasti. Podobné nátery sa v súčasnosti vyvíjajú aj na báze spojív zo syntetických polymérov.