Τι είναι η πολυουρία (polyurea);

1. Εισαγωγή στην Τεχνολογία Πολυουρίας

1.1 Ορισμός και Χημική Φύση

Η πολυουρία αποτελεί μια προηγμένη κατηγορία συνθετικών ελαστομερών υλικών, τα οποία δημιουργούνται μέσω της ταχείας αντίδρασης δύο υγρών συστατικών. Η χημική της βάση συνίσταται στην αντίδραση ενός ισοκυανικού συστατικού (Συστατικό Α) με ένα μείγμα ρητινών (Συστατικό Β) που περιέχει αμινομάδες (πρωτοταγείς ή/και δευτεροταγείς). Αυτή η αντίδραση οδηγεί στον σχηματισμό ισχυρών δεσμών ουρίας (-NH-CO-NH-), οι οποίοι προσδίδουν στο τελικό πολυμερές τις εξαιρετικές του ιδιότητες.

Είναι σημαντικό να διακρίνουμε την “καθαρή” πολυουρία από τα “υβριδικά” συστήματα. Στην καθαρή πολυουρία, η αντίδραση γίνεται αποκλειστικά μεταξύ ισοκυανικού και αμινών. Στα υβριδικά συστήματα, το συστατικό Β περιέχει και πολυόλες (υδροξυλομάδες), οδηγώντας στον σχηματισμό και δεσμών ουρεθάνης. Αυτή η διαφοροποίηση επηρεάζει την ταχύτητα αντίδρασης και την ευαισθησία στην υγρασία κατά την εφαρμογή.

Πολλά σύγχρονα συστήματα πολυουρίας, όπως αυτά των σειρών WHITECHEM και KÖSTER, είναι 100% στερεά, χωρίς πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) ή διαλύτες, καθιστώντας τα φιλικά προς το περιβάλλον και ασφαλέστερα κατά την εφαρμογή.

Η χημική κινητική της αντίδρασης ισοκυανικού-αμίνης είναι εγγενώς πολύ ταχύτερη από την αντίδραση ισοκυανικού-υδροξυλίου (που χαρακτηρίζει τις πολυουρεθάνες), λόγω της ισχυρότερης πυρηνοφιλικής φύσης της αμινικής ομάδας. Αυτό οδηγεί στον εντυπωσιακά γρήγορο χρόνο ωρίμανσης της πολυουρίας, με τον χρόνο πήξης (gel time) να μετράται συχνά σε δευτερόλεπτα.

1.2 Διαδικασία Σχηματισμού και Εφαρμογής

Η δημιουργία της μεμβράνης πολυουρίας είναι αποτέλεσμα μιας εξαιρετικά ταχείας αντίδρασης πολυμερισμού που συμβαίνει σχεδόν ακαριαία κατά την ανάμιξη των δύο συστατικών. Αυτή η ταχύτητα απαιτεί εξειδικευμένες μεθόδους εφαρμογής, με κυρίαρχη τον θερμό ψεκασμό υψηλής πίεσης.

Ο εξοπλισμός ψεκασμού δύο συστατικών (plural component sprayer) αναλαμβάνει:

• Θέρμανση: Τα συστατικά Α και Β θερμαίνονται ξεχωριστά (π.χ., 70-80°C για τα WHITECHEM FX 1044 και HB 1010, 75-80°C για το KÖSTER KB-Pur 570) για μείωση του ιξώδους.
• Διατήρηση Αναλογίας: Τα συστατικά αντλούνται διατηρώντας με ακρίβεια την αναλογία ανάμιξης (συνήθως 1:1 κατ’ όγκο).
• Ψεκασμός Υψηλής Πίεσης: Η ανάμιξη γίνεται στο πιστόλι ψεκασμού (impingement mixing) και το μίγμα ψεκάζεται αμέσως υπό υψηλή πίεση (π.χ., 180-200 bar για FX 1044 και HB 1010, 150 bar για KB-Pur 570).

Η σωστή ρύθμιση του εξοπλισμού είναι κρίσιμη.

Εναλλακτικά, υπάρχουν συστήματα ψυχρής πολυουρίας (π.χ., WHITECHEM POLYUREA CP 1008) που εφαρμόζονται με ρολό ή πινέλο, έχοντας μεγαλύτερο χρόνο εργασιμότητας.

Η προετοιμασία του υποστρώματος είναι θεμελιώδης. Απαιτείται επιφάνεια καθαρή, στεγνή (υγρασία σκυροδέματος συνήθως <4-6%), σταθερή (αντοχή αποκόλλησης >1.5 MPa) και κατάλληλα προετοιμασμένη (μηχανική προετοιμασία, αστάρωμα). Η χρήση συμβατού ασταριού (primer) είναι σχεδόν πάντα απαραίτητη.

2. Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά και Ιδιότητες

Η πολυουρία διακρίνεται για έναν μοναδικό συνδυασμό ιδιοτήτων:

2.1 Μηχανικές Ιδιότητες

• Ελαστικότητα και Επιμήκυνση: Εξαιρετική ελαστικότητα με επιμήκυνση στη θραύση που κυμαίνεται από 125% (π.χ., διογκούμενο EX 1050) έως πάνω από 500% (π.χ., εύκαμπτο FX 1044). Αυτό επιτρέπει τη γεφύρωση ρωγμών και την απορρόφηση κινήσεων.
• Αντοχή σε Εφελκυσμό: Σημαντική αντοχή, τυπικά 5-20 MPa (π.χ., ≥10 MPa για FX 1044, ≥13 MPa για HB 1010, 20 MPa για KB-Pur 570).
• Αντοχή σε Τριβή: Εξαιρετική αντοχή, κατάλληλη για δάπεδα υψηλής κυκλοφορίας.
• Σκληρότητα: Ρυθμιζόμενη, από Shore A 65-75 (π.χ., CP 1008, EX 1050, FX 1044) έως Shore A 95 / D 50 (π.χ., KB-Pur 570).

2.2 Χημική Αντοχή και Ανθεκτικότητα

• Χημική Αντοχή: Εξαιρετική αντοχή σε καύσιμα, έλαια, διαλύτες, οξέα, αλκάλια.
• Αντοχή στο Νερό/Υγρασία: Πλήρως στεγανή, αδιαπέραστη μεμβράνη. Η καθαρή πολυουρία έχει χαμηλή ευαισθησία στην ατμοσφαιρική υγρασία κατά την εφαρμογή.
• Θερμική Ανθεκτικότητα: Λειτουργεί σε ευρύ φάσμα θερμοκρασιών (-40°C έως +100°C ή και παραπάνω).
• Αντοχή UV: Τα αρωματικά συστήματα (πλειοψηφία, π.χ., WHITECHEM HB 1010, FX 1044, EX 1050, CP 1008, KÖSTER KB-Pur 570) δεν είναι χρωματικά σταθερά στην UV ακτινοβολία και απαιτούν προστατευτική αλειφατική τελική επίστρωση (topcoat) για διατήρηση της αισθητικής σε εκτεθειμένες εφαρμογές. Τα αλειφατικά συστήματα είναι UV σταθερά αλλά ακριβότερα.

2.3 Ταχεία Ωρίμανση και Εφαρμογή

• Χρόνοι Ωρίμανσης: Gel time δευτερολέπτων, tack-free time δευτερολέπτων/λεπτών για συστήματα θερμού ψεκασμού.
• Άμεση Παράδοση: Επιτρέπει βατότητα σε λίγα λεπτά/ώρες και πλήρη χρήση του χώρου την ίδια ή την επόμενη ημέρα.
• Εφαρμογή σε Κάθετες/Ανεστραμμένες Επιφάνειες: Η ταχεία πήξη αποτρέπει το “κρέμασμα”.
• Πάχος Εφαρμογής: Δυνατότητα εφαρμογής του τελικού πάχους (π.χ., 2 mm) σε ένα πέρασμα.

2.4 Στεγανότητα και Προστασία

• Ενιαία Μεμβράνη: Δημιουργία συνεχούς μεμβράνης χωρίς αρμούς ή ραφές.
• Απόλυτη Στεγάνωση: Αδιαπέραστη από νερό, κατάλληλη για μόνιμη επαφή.
• Αντιδιαβρωτική Προστασία: Προστατεύει αποτελεσματικά μεταλλικά υποστρώματα.
• Υδρατμοπερατότητα: Ορισμένα συστήματα (π.χ., υβριδικά) μπορεί να είναι υδρατμοπερατά.

2.5 Πρόσφυση

• Ισχυρή Πρόσφυση: Εξαιρετική πρόσφυση σε σωστά προετοιμασμένα υποστρώματα (σκυρόδεμα, μέταλλο, ξύλο κ.ά.), συχνά με χρήση ασταριού.
• Τιμές Αποκόλλησης: Υψηλές τιμές αντοχής πρόσφυσης (pull-off), συχνά >2-3 MPa σε σκυρόδεμα και >6 MPa σε χάλυβα.

3. Τεχνικές Προδιαγραφές Συστημάτων Πολυουρίας Υψηλής Ποιότητας (WHITECHEM & KÖSTER)

Τα παρακάτω παραδείγματα βασίζονται σε διαθέσιμα τεχνικά φυλλάδια και αναδεικνύουν τις ιδιότητες συγκεκριμένων συστημάτων:

• WHITECHEM POLYUREA EX 1050:

  • Τύπος: Διογκούμενη Καθαρή Αρωματική Πολυουρία (θερμός ψεκασμός).
  • Χαρακτηριστικά: Διογκώνεται 4-5 φορές, γεμίζοντας κενά. Προσφέρει και θερμομόνωση (λ=0.051 W/mK).
  • Μηχανικά: Αντ. Εφελκ. ≥5 MPa, Επιμήκ. ≥125%, Σκληρ. 70-75 Shore A.
  • Ωρίμανση: Gel 15-20s, Tack-free 45-50s.
  • Εφαρμογές: Στεγάνωση/προστασία μη βατών δωμάτων/μπαλκονιών, επισκευή ανώμαλων υποστρωμάτων, προστασία αφρού PU.

• WHITECHEM POLYUREA FX 1044:

  • Τύπος: Εύκαμπτη Καθαρή Αρωματική Πολυουρία (θερμός ψεκασμός).
  • Χαρακτηριστικά: Εξαιρετικά υψηλή ευκαμψία.
  • Μηχανικά: Αντ. Εφελκ. ≥10 MPa, Επιμήκ. ≥500%, Σκληρ. 70-75 Shore A.
  • Ωρίμανση: Gel 20-30s, Tack-free 60-90s.
  • Εφαρμογές: Πισίνες, δεξαμενές, δώματα, γκαράζ, εφαρμογές με έντονες κινήσεις.

• WHITECHEM POLYUREA HB 1010:

  • Τύπος: Υβριδική Αρωματική Πολυουρία (θερμός ψεκασμός).
  • Χαρακτηριστικά: Οικονομικότερη εναλλακτική, ταχύτερη ωρίμανση.
  • Μηχανικά: Αντ. Εφελκ. ≥13 MPa, Επιμήκ. ≥300%, Σκληρ. 85-90 Shore A / 33-38 Shore D.
  • Ωρίμανση: Gel 5-10s, Tack-free 15-30s.
  • Εφαρμογές: Γενική στεγάνωση (δώματα, ταράτσες), κάτω από πλακίδια, γέφυρες, σήραγγες.

• WHITECHEM POLYUREA CP 1008:

  • Τύπος: Καθαρή Αρωματική Πολυουρία (ψυχρή εφαρμογή με ρολό/σπάτουλα).
  • Χαρακτηριστικά: Μεγαλύτερος χρόνος εργασιμότητας (pot life 45 min @25°C), χωρίς ειδικό εξοπλισμό.
  • Μηχανικά: Αντ. Εφελκ. >7 MPa, Επιμήκ. >400%, Σκληρ. 65 Shore A / 20 Shore D.
  • Ωρίμανση: Tack-free 150 min, Πλήρης ωρίμανση 5 ημέρες.
  • Εφαρμογές: Μικρότερα έργα, επισκευές, βατά δώματα, μπαλκόνια, κάτω από πλακίδια.

• KÖSTER KB-Pur 570:

  • Τύπος: Καθαρή Αρωματική Πολυουρία (θερμός ψεκασμός).
  • Χαρακτηριστικά: Πολύ υψηλή αντοχή και σκληρότητα.
  • Μηχανικά: Αντ. Εφελκ. 20 MPa, Επιμήκ. 400-500%, Σκληρ. 95 Shore A / 50 Shore D.
  • Ωρίμανση: Gel 5-15s, Πλήρης μηχανική αντοχή 24-48 ώρες.
  • Εφαρμογές: Απαιτητικές εφαρμογές στεγάνωσης/προστασίας (δώματα, δεξαμενές, πισίνες, θεμελιώσεις).

Πίνακας 1: Συγκριτικός Πίνακας Τεχνικών Προδιαγραφών Επιλεγμένων Συστημάτων Πολυουρίας

(Σημείωση: Οι τιμές είναι ενδεικτικές. Ανατρέξτε πάντα στα πλήρη τεχνικά φυλλάδια.)

4. Κύρια Πεδία Εφαρμογών

Η πολυουρία βρίσκει εφαρμογή σε ένα ευρύτατο φάσμα απαιτητικών χρήσεων:

• Στεγάνωση: Δώματα, ταράτσες, μπαλκόνια, υπόγεια, θεμελιώσεις, δεξαμενές (πόσιμου νερού, λυμάτων, χημικών), πισίνες, γέφυρες, σήραγγες, φυτεμένα δώματα.
• Επενδύσεις Δαπέδων: Βιομηχανικά δάπεδα, χώροι στάθμευσης, γκαράζ, αποθήκες, ράμπες, χώροι τροφίμων.
• Αντιδιαβρωτική Προστασία: Μεταλλικές κατασκευές (δεξαμενές, σωληνώσεις, γέφυρες), ναυτιλία.
• Δευτερεύουσα Συγκράτηση: Λεκάνες ασφαλείας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις.
• Άλλες: Επενδύσεις οχημάτων (bedliners), προστασία αφρού πολυουρεθάνης, διακοσμητικές εφαρμογές.

5. Συμπεράσματα

Η πολυουρία αποτελεί μια τεχνολογία αιχμής στον τομέα των προστατευτικών επιστρώσεων και της στεγάνωσης, προσφέροντας έναν μοναδικό συνδυασμό ταχύτητας, αντοχής, ελαστικότητας και στεγανότητας. Η ικανότητά της να ωριμάζει σε δευτερόλεπτα, να δημιουργεί ενιαίες μεμβράνες χωρίς αρμούς και να αντέχει σε ακραίες μηχανικές και χημικές καταπονήσεις την καθιστά ιδανική για απαιτητικά έργα όπου η απόδοση και η ταχύτητα είναι κρίσιμες. Η επιλογή του κατάλληλου συστήματος (καθαρό/υβριδικό, αρωματικό/αλειφατικό, θερμού/ψυχρού ψεκασμού) από αξιόπιστους κατασκευαστές, όπως τα συστήματα WHITECHEM και KÖSTER που αναφέρθηκαν, σε συνδυασμό με τη σωστή προετοιμασία του υποστρώματος και την εξειδικευμένη εφαρμογή, εγγυάται μακροχρόνια και αξιόπιστη προστασία για κάθε κατασκευή.