Применение пенополиуретана
Пенополиуретан относится к классу тех материалов о которых в двух словах не расскажешь, все дело в том что пенополиуретан может принимать разные свойства, а также применяется в большинстве отраслей человеческой деятельности.
Таких как (нажмите на отрасль чтобы увидеть описание):
Пенополиуретан широко используется в строительстве. Благодаря низкому коэффициенту теплопроводности, жёсткий ППУ плотностью 30-60 Кг/см2, является самым эффективным теплоизолирующим материалом. Утеплительные работы могут выполняться по двум методам:
- Напыление — самый популярный метод. Может выполняться на любом этапе строительства. Суть данного метода в том что компоненты ППУ с помощью специального оборудования напыляются на утепляемую поверхность, после чего, жидкость многократно увеличивается в обьёме (вспенивается), заполняя собой все щели и пустоты. Время «старта» ППУ, это время с момента смешения компонентов в пистолете и до момента вспенивания компонентов на утепляемой поверхности, обычно в районе 2-5 секунд
- Заливка — применяется для заполнения пустотелостей, а также создания разлачных форм, например: заливки пространства между несущей стеной и облицовочным кирпичом, слоями металла (сэндвич-панели), термопанели клинкер, так же изготавливают СИП-панели, плиты из ППУ с декоративной облицовкой, ППУ-скорлупу с облицовкой из оцинкованной стали или стеклопластика и другие изделия изготовленные по принципу сэндвича. У компонентов для «заливки» время старта больше чем у напыляемого и может составлять от 15 до 40 секунд. Время «старта» корректируется на заводе производителя компонентов ППУ при производстве сырья.
Материал с ЗАКРЫТОЙ ячейкой и плотностью от 30 Кг/см2 и выше — может применяться не только для теплоизоляции но и для гидроизоляции. Например как тепло-гидроизоляция фундамента, цокольного этажа, крыши здания и т.д.
Мягкий пенополиуретан, плотностью 5-25 Кг/см2 это ОТКРЫТАЯ ячейка, в строительстве применяется как вибро-звукоизоляция. Например: звукоизоляция комнат студий аудиозаписи.
Утеплительные работы могут производиться как на строящемся так и на уже построенном (жилом) объекте.
Пенополиуретан наносят на борта рыболовных, пассажирских и грузовых судов, а также на потолки помещений на борту.
В судостроении и судоремонте ППУ обладает следующими преимуществами:
Увеличение жесткости корпуса (за счет высокой плотности и монолитности материала)
Шумоизоляция помещений судна
ППУ не развивает плесени и грибков
ППУ не дает развиваться коррозии металла
Долговечность материала
ППУ увеличивает плавучесть, а также уменьшает количество кренов судна
Не утяжеляет корпус судна
ППУ не чувствителен к пресной и соленой воде
Один килограмм пенополиуретана способен обеспечить подъем на поверхность воды до тридцати килограммов груза.
Благодаря свойству ППУ удерживать на плаву вес до 30 раз больше своего, суда удается снять с отмелей и рифов, также это качество используется для повышения грузоподъемности и плавучести глубоководных аппаратов.
Из пенополиуретана также делают плавающие бакены, буи, спасательные средства – пояса, плоты, шлюпки. Например вес спасательной лодки из ППУ, в два раза меньше деревянной.
В автомобилестроении из ППУ изготавливают мягкие обшивки салона автомобиля такие как дверные карты, торпеда, потолочина, набивка рулевого колеса но самая распространенная деталь автомобиля изготовленная из ППУ это конечно же сидения. Помимо обшивки салона ППУ применяется во всех холодильных, морозильных установках, рефрижераторах как высокоэффективный теплоизоляционный материал
В быту пенополиуретан используется как правило ОТКРЫТОЯЧЕИСТЫЙ (мягкий) класс горючести Г4. Используется при производстве мягких спинок стульев, матрасов, сидений и т.д. В буту мягкий пенополиуретан называют «поролоном»
ППУ для мебели имеет следующие основные свойства:
- В своем составе не содержит аллергенов, является экологически чистым и безопасным для здоровья.
- Обладает высокой воздухопроницаемостью.
- Не накапливает пыль и грязь, пропускает влагу, не способствует образованию плесени.
- За счет эластичности не деформируется, легко восстанавливает первоначальную форму после сиденья.
- Приспосабливается под контур тела человека.
Также в быту применяют ЗАКРЫТОЯЧЕИСТЫЙ (твердый) класс горючести может использоваться разный в зависимости от назначения изделия. Твердый ППУ применяется для создания легких и прочных форм например улики для пасики или для теплоизоляции холодильного оборудования (бытовой холодильник)
Свойства пенополиуретана
Все свойства пенополиуретана закладываются еще на заводе-производителе компонентов сырья. За все характеристики многокомпонентного ППУ отвечает компонент "Полиол", в составе которого имеется комплекс присадок, отвечающих за плотность, горючесть, адгезию и другие свойства конечного продукта.
Пенополиуретан разделяется по классу горючести:
- Г1 – слабогорючие (для ППУ это означает, что он не способен к возгоранию, стоек к воздействию открытого огня и теплового излучения, но под воздействием пламени теряет массу, тлеет)
- Г2 – умеренногорючие (стоек к воздействию открытого огня и теплового излучения, не поддерживает горение, в отсутствие пламени самостоятельно затухает)
- Г3 – нормальногорючие (в отсутствие пламени самостоятельно затухает, не может являться источником возгорания)
- Г4 – сильногорючие (поддерживает горение и может являться источником возгорания)
Для каждого изделия необходимо позаботиться о соответствии класса горючести его назначению.
Помимо класса горючести у пенополиуретана существует ряд других свойств, о них мы расскажем поподробнее:
1. Одно из важных свойств это самая низкая теплопроводность ППУ(по сравнению с другими теплоизоляционными материалами Рис.1), благодаря этому при толщине теплоизолирующего слоя всего в 50мм в помещении можно круглогодично, комфортно проживать (см. таблицу толщины материалов при одинаковой теплопроводности рис. 1). На просторах интернета обычно пишут что теплопроводность ППУ составляет 0.02-0.025 Вт/м*гр.С. От части это утверждение верно. Вот только нужно учитывать одно «НО», теплопроводность ППУ напрямую зависит от сырья, оборудования на котором производится напыление ППУ(низкого или высокого давления) и квалификации оператора.
Теплопроводность ППУ зависит от таких факторов как:
- Тип вспенивателя (Вода, фреон). Теплопроводность на основе вспенивателя фреон R141b — не ниже 0.02Вт/м*гр.С., смеси фреонов R267/365 не ниже 0,025Вт/м*гр.С. При использовании вспенивателя на водной основе КТ не ниже 0.3 Вт/м*гр.С. Здесь описаны далеко не все виды вспенивателей, а лишь те, которые чаще всего применяются при производстве сырья ППУ.
- Тип оборудования для нанесения ППУ. Оборудование низкого давления имеет малый вес, габариты и стоимость. У такого оборудования соотношение смешения компонентов А и В приближенно к необходимому (1:1) в следствие чего, у вспененного пенополиуретана будет неоднородная структура ячейки, плотность не соответствует заявленной (например заявленная 40кг/м3, а по факту 30-35кг/м3), коэффициент теплопроводности выше заявленного (к примеру заявленный производителем КТ в 0.02Вт/м*гр.С. станет 0.03Вт/м*гр.С и более). Оборудование Высокого давления лишено всех этих недостатков. Рабочее давление устанавливает и контролирует на протяжении всего выполнения работ оператор оборудования с помощью манометров (таким образом соотношение компонентов поддерживается 1:1 ), правда стоимость оборудования высокого давления в несколько раз выше.
- Еще не мало важный фактор это опыт оператора. При переработке сырья пенополиуретана необходимо учитывать на объекте такие факторы как влажность, температура поверхности, ветер, плоскость поверхности (пол, стена или потолок), на основании этих переменных корректируется рабочее давление и температура оборудования. Например: при утеплении фундамента в пасмурную погоду температура основания = 15гр.ц., если использовать ППУ на водной основе и установить температуру полиола 30гр.ц. (как для жаркой, солнечной погоды), температура реакции компонентов А и В на утепляемой поверхности будет в районе 18-23гр.ц. — этого мало! В итоге мы получим переуплотнённый ППУ с хрупкой (осыпающейся) ячейкой, такой ППУ из-за переуплотнения может даже отслоиться от поверхности (адгезия также ухудшится), а теплопроводность увеличится в несколько раз. Такие нюансы оператор должен заранее учитывать и принимать меры.
2) Бесшовность утепления + укрепление конструкции. При напылении (или заливке) ППУ каждый слой компонента «вваривается» в предыдущий образуя монолитную конструкцию без швов и стыков, что сводит к минимуму количество мостиков холода. Также закрытоячеистый ППУ придает жесткость конструкции за счёт собственной жесткости и монолитности конструкции при этом не утяжеляя её (что важно при утеплении крыши).
3) Влагопоглощение ППУ составляет 0.04-0.05 мг (самый низкий показатель среди теплоизоляционных материалов). Данное утверждение верно только для жестких (закрытоячеистых) ППУ, причем чем выше плотность тем ниже влагопоглощение, а влага, которая накопилась в ППУ, с легкостью испаряется при положительной температуре. Чего нельзя сказать про открытую ячейку которая, довольно охотно впитывает влагу и жидкости.
4) Химическая и биологическая стойкость пенополиуретана. ППУ стойкий к большинству нефтепродуктов и растворителей. Он также не разрушается под воздействием большинства не концентрированных кислот, но разрушается под воздействием ультрафиолетового (UV) излучения (примерно 1мм в год) например: прямых солнечных лучей. Что бы предотвратить разрушение материала необходимо позаботится об UV защите (возможно окрасить открытые участки ППУ любой грунтовкой)
5) ППУ не развивает грибок и плесень, в нем не живут мыши. Благодаря хим и био стойкости, желудок грызунов не в состоянии переварить ППУ что затруднит обустройство норы для проживания. К тому же в такой норе образуется неблагоприятная среда для грызунов, что то вроде термокамеры (так как ППУ имеет низкий КТ и низкое влагопоглощение, тепло и влага, которое выделяет тело грызуна, будет удерживаться в норе мешая комфортному проживанию).
Касаемо развития плесени и грибка — сам ППУ не развивает грибок (биологически нейтрален), правда если условия способствуют размножению (например постоянное переувлажнение) то на поверхности закрытой ячейки могут появиться микроорганизмы. Если говорить об открытой ячейке, то она ничем не лучше других открытоячеистых материалов и во влажной среде высока вероятность появления микроорганизмов. Одно из применений открытой ячейки — как поверхность для проживания микроорганизмов в биореакторах. Благодаря впитыванию жидкостей, пористой структуре и хим-биостойкости материала ППУ бактерии оседают на стенках пор открытой ячейки создавая свои колонии, при этом не разрушая структуру и свойства ППУ.
6) Срок службы ППУ — 50 лет. Пенополиуретан является рекордсменом по сроку службы по сравнению с другими теплоизоляционными материалами. Срок службы в 50 лет — это усредненное значение, обычно срок службы колеблется от 30 до 80 лет и зависит от многих факторов, таких как:
- Правильность подбора материала для конкретного объекта. Например при неправильном подборе материала для плоской кровли, ППУ может быстро деструктурироваться или полопаться, конечно при неправильно подобранном материале бессмысленно говорить о столь большом сроке службы.
- Качество сырья. Большой срок эксплуатации ППУ могут гарантировать лишь те производители, у которых многолетний опыт в производстве сырья ППУ, так как качественное сырье получается лишь пройдя по тропе ошибок и улучшения технологии. Соответственно и цена такого сырья будет не бюджетной. Выражение «бесплатный сыр только в мышеловке» довольно точно характеризует качество материала который существует сейчас на рынке и при покупке материала бюджетного класса не стоит ожидать качества расписанного на цветастой брошюре производителя.
- Квалификация оператора. Даже приобрев сырье лидеров сырьевой промышленности срок службы может сократить оператор оборудования, установив не ту температуру компонентов, не то давление, не тщательно подготовив сырье перед заливкой в оборудование или же позволив выполнение работ при недопустимых погодных условиях. Эти и другие условия, зависящие от «человеческого фактора» могут не только существенно сократить срок эксплуатации но и ухудшить качество теплоизоляционного слоя даже самого качественного сырья.
- Оборудование на котором производится напыление ППУ. На оборудовании низкого давления срок эксплуатации ППУ будет меньше. Причины тому, подробно описаны выше в первом пункте.
7) Пенополиуретан — экологически чистый материал. Это утверждение хотя и абсолютно верно, но требует небольшого разъяснения. Итак — Качественный ППУ в вспененном виде является экологически чистым и безопасным теплоизоляционным материалом, его использование допущено к пищевой продукции (явным примером является применение в бытовых и производственных холодильных установках), применение в детских садах и т.д. (изделия в которых применяется ППУ встречаются в нашей жизни чаще чем вы себе это представляете). Говоря об экологичности имеют ввиду именно вспененный пенополиуретан (в котором реакция полимеризации закончена до конца), а вот с сырьем ППУ дело обстоит иначе. Сырье ППУ является токсичными веществами и относятся для полиола и изоцианата к 3 и 2 классу токсичности соответственно. Не смотря на токсичность компонентов по отдельности, при соблюдении техпроцесса, компоненты А и В (полиол и изоцианат) полностью вступают в реакцию, продуктом которой является вспененный пенополиуретан. Компоненты, которые не вступили в реакцию нейтрализуются в течение суток в проветриваемом помещении (полиол — испаряется в атмосферу, а изоцианат — кристаллизуется под воздействием влажности воздуха), таким образом вспененный ППУ становится экологически чистым в течение суток.
Внимание!
Многие путают Пенополиуретан и Пеноизол!!! Были случаи на нашей практике когда клиенту выполняли утепление якобы "Пенополиуретаном" после чего клиент жаловался на недомогание при нахождении в утепленном помещении, чего при утеплении Пенополиуретаном быть не может (в пункте 7 выше описано почему). В результате проверок было выявлено что утепляющий материал - Пеноизол (данный материал очень чувствителен не только к качеству сырья но и к правильному соотношению компонентов). При не правильном приготовлении пеноизол выделяет опасный для жизни фенолформальдегид (выделение происходит довольно продолжительное время).
8) Отличная адгезия (прилипание) практически ко всем строительным материалам. ППУ отлично держится без праймера и всевозможного крепежа на таких поверхностях как бетон, дерево, кирпич, металл и многих других. Это и есть суть напыления ППУ, нет необходимости дополнительно тратиться на крепеж, а затем тратить время на монтаж крепежа и теплоизоляционного слоя (благодаря этому утепление возможно произвести в кратчайшие сроки). Правда исключения все же есть. У пенополиуретана плохая адгезия к маслам, силикону, воску, полиэтилену, а так же мокрым, рыхлым и грязным поверхностям.
9) ППУ не требует пароизоляции. Это утверждение верно для закрытоячеистого ППУ так как он не способен впитывать в себя влагу и может использоваться без применения паро и гидро защиты, а открытоячеистый пенополиуретан требует обязательного устройства пароизоляции внутри помещения и гидро-ветроизоляции с наружи, так как открытоячеистый ППУ может напитать влагу уже при первом дожде и тем самым потерять свои тепло-звукоизоляционные свойства.
Заключение
Подведем итоги всего вышеописанного. Пенополиуретан - это материал с внушительным списком достоинств, а применение его столь обширно и многогранно что мы и не замечаем того, что каждый день так или иначе контактируем с этим материалом. Применение ППУ как теплоизолирующего материала позволяет с минимальными затратами поддерживать микроклимат в помещении долгие годы. Уже в первый отопительный сезон вас приятно удивят счета за отопление. Правда стоимость работ по утеплению ППУ (как правило стоимость указывается за работу + материал + доставка, как говорится под ключ за квадратный метр) выше стоимости традиционных теплоизолирующих материалов. При этом стоит учитывать что стоимость утепления с помощью пенополиуретана окупается примерно за 3 года, а после, только экономия на счетах за отопление.
