Технические характеристики пенополиуретана и его применение в качестве утеплителя

Пенополиуретан: общие сведения

Пенополиуретан (ППУ) представляет собой вещество синтетического происхождения, относящееся к группе газонаполненных пластмасс. Изобрели этот уникальный строительный материал в далеком 1937 году в Германии, но заслуженную популярность он обрел лишь в 90-х годах XX века, когда пенополиуретан начали активно использовать в строительной отрасти.

Оказалось, что соединение двух жидких полимеров (полиола и полиизоцианата), приводит к образованию вспененной смеси, которая при застывании превращается в отличный термоизолятор, характеризующийся долговечностью, экологичностью, простотой применения и многими другими важными характеристиками.

Преимущества ППУ

Пенополиуретан является уникальным материалом. Его использование дает возможность максимально сжать время строительных работ.

При использовании ППУ методом заливки в результате однородный по составу материал равномерно заполняет все необходимые стыки, щели и прочие полости. В случае использования напыления (см. ниже) ППУ формирует сплошной герметичный слой теплоизоляции, без повреждений и границ, которые могут в дальнейшем служить причиной повреждения изолируемого покрытия и выходу изоляции из строя.

Пенополиуретан можно наносить на поверхность любой формы и размера. При заливке подойдет пространство любого объема и структуры, не обязательно замкнутое. В случае излишне залитого ППУ лишний материал можно в последствии несложным образом удалить.

Поверхность, изделия или залитые полости ППУ исправно служат не менее 25 лет, конечно, если за этот срок не были нанесены повреждения.

Формы выпуска пенополиуретана

В зависимости от процента смешиваемых компонентов и скорости протекания химических реакций, пенополиуретан подразделяют на два вида:

• Мягкий (до 40 кг/м.куб);
• Твердый (до 86 кг/м.куб).

К мягкому пенополиуретану относят всем известный поролон. Промышленность выпускает несколько видов поролона, которые отличаются по степени жесткости:

• мягкий (HS);
• стандартный (ST);
• высокоэластичный (HR);
• жесткий (HL);
• повышенной жесткости (EL);
• специального назначения (высокоэластичный и пожаробезопасный), (CMHR).

Важно! Поролон (кроме специального CMHR), относится к легковоспламеняющимся и сильногорючим продуктам. Он отличается горением с выделением токсичных веществ. В связи с этими особенностями мягкий полиуретан в строительной сфере не применяется.

Строители используют в своей работе твердый пенополиуретан. Промышленность выпускается данный материал в нескольких видах:

1. Листовой ППУ. Имеет, как правило, прямоугольную форму и толщину от 5 до 1000 мм;
2. Рулонный. Это не слишком толстый (от 2 до 30 мм) материал, который продается в рулонах и также используется для утепления. Одна из сторон рулонного пенополиуретана имеет синтетическую или тканевую подложку;
3. Блочный. Само название ППУ говорит о том, что этот материал выпускается в блоках с твердым поверхностным покрытием. Яркий пример – сэндвич-панели;
4. Акустический. Такой пенополиуретан имеет фигурный рельеф, благодаря которому обладает повышенной способностью к поглощению звуков;
5. Контурный. Это фигурный пенополиуретан, который заливают в специальные формы. Сюда можно отнести, к примеру, подголовники, спинки или подлокотники автомобилей.
6. Жидкий. Под жидким пенополиуретаном понимается монтажная пена. Она с успехом применяется для установки дверных коробок и оконных рам в многоэтажках и частных домах.

Кстати, распыляемая на плоские поверхности или в проемы пенящаяся смесь также подразделяется на 2 вида:

— Открытоячеистый ППУ. Этот материал, зачастую, используется внутри помещения, где нет необходимости противостоять влажности, ведь из-за открытых ячеек такой пенополиуретан накапливает влагу. Однако в его пользу говорит легкость и низкая стоимость, притом, что по своим свойствам такой ППУ не уступает минвате. Прибегают к открытоячеистому ППУ и в случае, когда необходимо добиться хорошей звукоизоляции в помещении.

— Закрытоячеистый ППУ. Для утепления внешних конструкций зданий, теплоизоляции стен и неэксплуатируемых кровель применяется пенополиуретан с закрытой ячейкой. Он более плотный и более тяжелый, но по большинству характеристик выигрывает у открытоячеистого пенополиуретана. К слову, если говорить о долговечности материала, то это качество напрямую относиться к закрытоячеистому ППУ.

Особенности материала

Этот материал представляет собой вспененный полимер, разновидность пенопласта. Это особая пластмасса, состоящая из множества наполненных газом ячеек. Получается, что пенополиуретан всего на 2% – это твердый материал, а остальное – газ. Обычно ячейки заполнены воздухом.

В состав этого материала входят два полимера: полиизоцианат и полиол. Они соединяются вместе и вспениваются. Процесс сопровождается выделением большого количества газа. В течение нескольких секунд он застывает.

При этом образуется эластичный упругий материал разной степени жесткости. От этого зависит сфера его применения. Кроме использования в качестве теплоизоляции пенополиуретан распространен как наполнитель матрасов и мягкой мебели.

Особенности полиуретана

К важным характеристикам пенополиуретана, благодаря которым он так распространен, относятся:

• эластичность, гибкость и упругость объясняется тем, что более 90% его объема занимают пузырьки газа;
• долговечность и износостойкость;
• несколько разновидностей по степени жесткости;
• разные добавки обеспечивают дополнительную защиту от влаги, высокой температуры, шумоизоляцию.

Но основное свойство – это низкая теплопроводность пенополиуретана.

Важно! Он лучше других изолирующих материалов защищает от проникновения холода в помещение, поддерживает нормальную температуру.

*

Сфера применения пенополиуретана

Учитывая многообразие видов данного материала, нет ничего удивительного в том, что пенополистирол получил широкое распространение в самых разных сферах промышленности. Вот несколько примеров:

— Возведение промышленных объектов (утепление строений сэндвич-панелями, а также теплоизоляция крыш напыляемым полиуретаном);

— Строительство, а также капитальный ремонт жилых зданий, коттеджей и частных домов (утепление наружных стен и фундамента дома, дверей и окон, внутренняя изоляция чердаков и балконов);

— Трубопроводные коммуникации (теплоизоляция нефтепроводов и мазутопроводов);

— Транспортируемые холодильные установки (хладоизоляция автомобильных и железнодорожных рефрижераторов);

— Холодильная техника (хладоизоляция бытовых и промышленных холодильных установок, а также складов-хранилищ пищевых продуктов);

— Тепловые сети для обслуживания населения (теплоизоляция трубопроводов горячего и холодного водоснабжения при прокладке, а также капитальном ремонте);

— Автомобилестроение (отделка интерьера автомобиля с формированием эластичных и полужестких элементов);

— Радиоэлектроника и электротехника (обеспечение вибростойкости различных электроприборов);

— Легкая промышленность (изготовление синтетической кожи);

— Мебельная промышленность (выпуск поролона для мягкой мебели, а также корпусных и декоративных элементов их полиуретана);

— Машиностроение (изделия и механизмы из полиуретана и пенополиуретана);

— Самолетостроение и вагоностроение (изделия транспортных средств, обладающие эластичностью, повышенной огнестойкостью, а также тепло- и шумоизоляцией).

Области использования пенополиуретана

ППУ широко используется в следующих отраслях промышленности:

— строительстве, помимо теплоизоляции и трубопроводов это – производство быстровозводимых зданий и сооружений из сэндвич-панелей и т.п.;

— машиностроении, в том числе в автомобиле- и самолетостроении;

— мебельной индустрии;

— в пищевой промышленности;

— в упаковочных материалах;

— в обувной и спортивной промышленности;

— при производстве морозильной и холодильной техники и помещений;

— в электротехнике;

— в легкой промышленности для выпуска тканей и материалов;

— прочие возможности использования, множество специальных применений.

Рис.2. Панели для термоизоляции

Преимущества пенополиуретана

Популярность ППУ во многом объясняется преимуществами над другими строительными утеплителями. Вот только некоторые из них:

— Долговечность. Учитывая, что срок службы пенополиуретана достигает 50 лет, можно с уверенностью сказать, что это один из самых долговечных утеплителей.

— Высокая адгезия. Одним из важнейших качеств данного утеплителя является его прекрасное сцепление с любой поверхностью, будь-то дерево, металл, кирпич, стекло или бетон.

— Экономия на крепеже. Данный материал фиксируется самостоятельно, без крепежных элементов и клеевых составов, чем существенно экономит деньги на монтаж.

— Отсутствие «мостиков холода». Огромным преимуществом пенополиуретана является то, что утеплитель этот бесшовный. У него нет стыков, а значит, нет и «мостиков холода» которыми грешат другие материалы для сохранения тепла.

— Не зависим от температур. Нельзя не отметить стойкость к высоким и низким температурам данного материала. Это покажется удивительным, но жидкий пенополиуретан способен выдерживать температуры от -100°C, до +150°C.

Важно! Опыты показывают, что рассматриваемый материал имеет высокий показатель морозостойкости (до 100 циклов). Это значит, что один раз запенив все щели, рамы и откосы, вы никогда не будете нуждаться в другом утеплителе.

— Антикоррозийная зашита. Здесь, опять же, решающую роль играют адгезивные свойства ППУ. Монтажная пена так плотно прилегает к металлическим поверхностям, что те обретают надежную защиту от коррозии на долгие годы. А при необходимости, пена легко снимается.

— Инертность к солям и кислотам. Пенополистирол устойчив практически ко всем известным солям, щелочам и кислотам, (не боится бензина, спиртов, разбавленных кислот и пластификаторов). Благодаря этой особенности пенополиуретан прекрасно переносит воздействие агрессивных сред.

— Экологичность. Изготавливается ППУ из синтетических материалов, однако в готовом виде абсолютно нетоксичен, т.е. не выделяет вредных соединений и не издает запаха.

Важно! В пользу пенополиуретана говорит и тот факт, что производители всех без исключения стран мира используют рассматриваемый материал для изготовления пищевых холодильников.

— Огнестойкость. С точки зрения пожарной безопасности твердому пенополиуретану нет равных. ППУ не горит, и даже когда плавится, имеет склонность к самозатуханию. Благодаря этой особенности такой материал экономически выгодно использовать в промышленных помещениях с высоким уровнем пожароопасности.

— Легкость. Важным преимуществом ППУ является и то, что рассматриваемый утеплитель чрезвычайно легкий, а потому не утяжеляет конструкцию и не требует возведения более массивного основания.

— Звукоизоляция. Рассматриваемый материал может похвастаться высокими звукоизолирующими свойствами. По этому показателю пенополиуретан превосходит, и минеральную вату, и пенобетон. ППУ идеально подходит для утепления домов, возводимых вблизи аэропортов, оживленных трасс и промышленных предприятий.

— Низкое поглощение влаги. Пенополиуретан практически не поглощает влагу, а значит, не дает распространиться по дому плесени и грибку. По влагостойкости ППУ превосходит все известные утеплители. Так, например, влагостойкость пенобетона 15-20%, тогда как пенополиуретана — всего 0,5-1,5%.

Важно! Пенополиуретан уникален еще и тем, что использовать его можно для заполнения любых труднодоступных трещин и пространств, которые невозможно утеплить другими материалами. В этом плане ППУ незаменим.

Отдельно следует сравнить показатели теплопроводности. Данный показатель монтажной пены равен 0,02 Вт/м*К, в то время как теплопроводность минеральной ваты – 0,048 Вт/м*К, керамзитобетона – 0,14 Вт/м*К, а железобетона – 1,69 Вт/м*К. По уровню теплопроводности пенополиуретан уступает лишь керамзиту и пеностеклу.

Свойства ППУ

Важное преимущество рассматриваемого пенополимера заключается в его низкой токсичности. Несмотря, на более жесткие, чем во многих других странах, российские нормы ППУ как правило получает отметку о безопасности при использовании в виде теплоизоляции в гигиеническом сертификате.

Также пенополиуретан достаточно пожаробезопасен, он является трудносгораемым материалом. Для достижения лучших свойств по безопасности желательно использовать антипирены в составе компонентов ППУ. В этом случае вспененный материал не поддерживает горение и горит только в присутствии внешнего пламени. В случае удаления источника горения пенополиуретан прекращает гореть и даже не тлеет. Группа горючести ППУ важна при применении материала при строительстве стен и крыш или при производстве мягкой мебели, она не значима в случае, например, теплоизоляции трубопроводов.

Ниже приведены прочие важные характеристики рассматриваемого материала:

— он применяется при очень различных температурах, от минус 250 градусов С до 180 градусов С;

— имеет минимальный коэффициент теплопроводности в диапазоне 0,023 — 0,032 Вт/мК;

— ППУ устойчив к воздействию живых организмов, в т.ч. к микробам, плесени, не подвержен гниению;

— обладает низким водопоглощением – при влажности 98 процентов, при наличии поверхностной пленки, водопоглощение в течение 24 часов равно 0,04 процента.

Недостатки пенополиуретана

Остановив свой выбор на данном материале, стоит изучить и его недостатки. К ним следует отнести:

— Негативное воздействие солнечных лучей. Пенополиуретан разрушается под длительным воздействием ультрафиолета. Это значит, если вы желаете, чтобы данный утеплитель для стен служил вам как можно дольше, его необходимо прятать под обшивку.

Важно! Современное производство ППУ-панелей уже решило вопрос воздействия ультрафиолета, выпуская панели с металлическим обрамлением (яркий пример — сэндвич-панели).

— Тлеет под воздействием огня. Мы уже упоминали о том, что пенополиуретан не горит. Однако его тление на открытом пламени сказывается на прочности теплоизоляции, а потому не следует применять данный материал для утепления бань и саун. К тому же выделение вредных веществ при тлении ППУ может повлиять на здоровье.

— Не наносится на влажные поверхности. Наносить пенополиуретан можно исключительно на сухие и теплые поверхности. В связи с этим применение зимой на открытых стройплощадках не допускается.

Насколько безопасен пенополиуретан?

Отвечая на этот важный вопрос, скажем, что в готовом виде ППУ совершенно безвреден и не выделяет в атмосферу ядовитых веществ. Важно лишь обезопасить себя от частиц пены при ее распылении. В этом плане работать с таким материалом необходимо в защитном костюме, перчатках, респираторе и защитных очках, соблюдая все меры безопасности. Кроме того, важно пользоваться исправным оборудованием и сертифицированными жидкими полимерами. Тогда и вопросов к безопасности пенополиуретана не возникнет.

ППУ в строительстве

Основное использование пенополиуретан находит в строительной индустрии и различных конструкциях. В частности, помимо уже описанных случаев использования больших количеств этого полимера, ППУ отлично используется в качестве ремонтного материала для изношенного или поврежденного кровельного покрытия возрастных сооружений. При этом неважно какой у кровли угол наклона. В случае, если применяется пенополиуретан, на кровельный материал сначала наносится слой в 4-5 см ППУ покрытия пониженной плотности (около 60-80 кг на куб.м). После этого наносится защитный и гидроизолирующий слой того же вспененного полимера меньшей толщины, но повышенной плотности (от 120 до 600 кг на куб.м).

Пенополиуретан – отличный материал для теплоизоляции стен, фасадов, чердаков, внутренних поверхностей крыш, в том числе потолков. а также для утепления полов, фундаментов, подвалов и т.п.

Рис.3 Теплоизолированные трубы

Широко применяется ППУ в качестве теплоизолятора труб и теплотрасс. Изоляция труб и фитингов, сделанная в заводских условиях, позволяет получить законченную, гидроизолирующую оболочку стальной или полимерной трубы. При этом поверхность оболочки может быть как полимерной (чаще полиэтиленовой черного цвета) для прокладки теплотрасс в земле, так и из оцинкованной стали для наружной прокладки трасс. Оцинкованная оболочка, также прекрасно сочетающаяся с ППУ, защищает трубу от воздействия солнечных лучей, механических повреждений и других неблагоприятных факторов. Места стыков труб в полевых условиях, как правило, закрывают специальными термоусадочными муфтами или лентами и также заполняют пенополиуретаном для получения законченной термоизолированной трубопроводной системы. Для контроля протечек жидкости как из трубы в слой ППУ, так и со стороны оболочки в массу пенополиуретанового слоя могут быть интегрированы специальные сигнальные провода. Обнаружение места протечки ведется по методу потери сопротивления в электрической цепи.

Технология утепления пенополиуретаном

Существует два способа утепления с использованием данного материала:

• Утепление напылением;
• Заливка пенополиуретана.

Рассмотрим особенности данных процессов.

Утепление напылением пенополиуретана

Самый простой, и в то же время самый распространенный способ работы с ППУ – распыление. Для нанесения пены используется пистолет-распылитель, в котором главные ингредиенты (изоцианат и полиол) смешиваются при помощи воздуха.

Нанесение пенополиуретана таким способом очень напоминает покраску с использованием распыления, ведь оператор с краскопультом ровным слоем распыляет желтоватую пену на требуемую поверхность (пол, стена, потолок или труба), не пропуская ни одного сантиметра поверхности. Основная реакция начинается после того, как жидкая смесь попала на поверхность. Под воздействием воздуха в жидких полимерах начинается химическая реакция с выделением тепла и углекислого газа, что провоцирует обильное вспенивание материала и заполнение пеной всех пустот.

Сравнивая с другими методами можно выделить ряд преимуществ, которыми обладает напыление пенополиуретана:

• за счет идеального заполнения всех щелей и проникновения пены в труднодоступные места, исключается появление точки росы, а значит места, в котором собирается влага;
• слой монтажной пены не оставляет стыков и швов, а значит, исключает потерю тепла через возможные разрывы в утеплителе;
• по способности сцепления с поверхностями, на которые наносится жидкий пенополиуретан, этот материал сравним, разве что, с профессиональным строительным клеем;
• остывание материала происходит постепенно, благодаря чему исключаются трещины и разрывы, способные повлиять на способность материала сохранять тепло.

Нужно заметить, что при кажущейся простоте, работа с распылением пенополиуретана имеет ряд тонкостей, которыми владеют лишь опытные специалисты. Практика показывает, что произвести качественное напыление ППУ с первого раза – задача трудновыполнимая, а потому данную работу лучше доверить профессионалам.

Важно! В Европе операторы по распылению пенополиуретана относятся к разряду высококвалифицированных работников, каждый из которых оканчивает 1,5 годовые курсы по данной специальности. Поэтому, нанимая подрядчика на утепление собственного дома, обязательно интересуйтесь его квалификацией, и не стесняйтесь взглянуть на документы об окончании курсов.

Заливка утепления конструкции пенополиуретаном

В случае, когда смешивание двух ингредиентов происходит без доступа воздуха, смесь получается кашеобразной, а значит, ровной и плотной. Такой смесью можно с легкостью заполнять ниши между несущей стеной и фасадом здания, можно заливать смесь под черновой пол, под крышу, или в любую другую ограниченную полость. Спустя 20-25 минут после заливки материал увеличится в объеме и заполнит все пространство.

К слову, данная технология позволяет заливать пенополиуретан в объемные формы и получать изделия любой конфигурации. Именно таким способом получают:

• сэндвич-панели, а также термопанели и панели с облицовкой;
• теплоизоляционные скорлупы для труб;
• пчелиные ульи;
• декоративные элементы интерьера (лепнина, багеты);
• элементы холодильных камер;
• элементы воздуховодов и вентиляционных систем.

Кстати, фасадные панели с клинкерной плиткой выпускаются как раз на основе пенополиуретана. Панель ППУ выполняет здесь функцию утеплителя, а клинкерная плитка в точности повторяет благородный клинкерный камень.

Скажем только, что заливка пенополиуретана – процесс не менее сложный, чем напыление пеной. Не имея опыта, качественно провести данную заливку невероятно сложно. Оператор должен заполнять нишу не полностью, и делать смесь не слишком плотной, чтобы расширяясь, она заполнила все внутренне пространство, но при этом не повредила наружную обшивку. Суть в том, что визуально проконтролировать результат заполнения не представляется возможным, а все неточности в работе «вылезут» позже, в процессе эксплуатации дома.

Заливка пенополиуретана

Оборудование для заливки пенополиуретана

Если ингредиенты смешиваются без доступа воздуха, то образуется монолитная, ровная струя, которую можно впрыснуть в ограниченную полость. Этот процесс называется заливкой пенополиуретана. Для этого необходимо использовать заливочную головку (показана на фото ниже в работе и крупно).

Отличительная особенность данной технологии – экономичность. Достаточно покрыть смесью ингредиентов дно формы, и через 20-25 с композиция увеличивается в объеме, заполняя все пространство. Другая отличительная черта – возможность получать изделия любого рельефа.

Благодаря этому, технология заливки пенополиуретана позволяет производить широкую гамму различных изделий:

• теплоизоляционные скорлупы;
• плиты, сэндвич-панели, панели с облицовкой, термопанели;
• термолари, элементы холодильников;
• терки, багеты, лепнина;
• элементы мебели;
• пчелиные улья;
• элементы воздуховодов и системы вентиляции…

…и многое другое!

Еще одно перспективное направление – производство утепленного ППУ-бруса, уже давно известное за рубежом. Между двух досок заливается пенополиуретан, который, вспениваясь, «сшивает доски». Последующая обработка на станке даёт имитацию бревен. Преимущество: такой брус толщиной 150 мм по теплопроводности соответствует настоящему бревну толщиной 800 мм! Но дом, построенный из такого бруса, легче, дешевле и теплее!

Полиуретан для заливки форм

При заливке пенополиуретана, в отличие от техники напыления, требуется не только насосная станция для смешивания компонентов в заливочной головке, но и пресс-формы, в которых происходит процесс придания нужного вида готовым изделиям. С помощью форм изготавливаются скорлупы для труб, облицовочные сэндвич-панели, детали декора и мебели, плинтуса и др.

Технология производства утеплителя предполагает заливку полимерного сырья тонким слоем, после чего форма плотно закрывается. На увеличение в объеме и затвердевание необходимо до 20 секунд, после чего можно начинать процесс утепления ППУ – монтаж формованных изделий.

Итак, методом заливки полиуретановой пены возможно получить любое изделие. Главное – правильно подобрать компоненты и качественно перемешать композицию. Это обеспечит оборудование НСТ. Наша фирма также поставляет необходимые пресс-формы.

Утепленный ППУ-брус

Отдельно скажем о новинке, которая сегодня обрела огромную популярность в Европе. Она представляет собой две ламелии, между которыми заливается слой пенополиуретана. Вспениваясь, пенополиуретан склеивает доски между собой, создавая имитацию настоящего клееного бруса.

Практика показывает, что конструкция, собранная из двух ламелей и крепежа в виде пенополиуретана, внешне ничем не отличается от стены из клееного бруса, а по характеристикам, в разы превосходит ее. Утепленный ППУ-брус в три раза легче, дешевле и теплее цельной древесины. Внутреннее заполнение стены из пенополиуретана усиливает теплоизоляционные свойства бруса, и дом не нуждается в дополнительном утеплении, что экономит средства на отоплении.

Ознакомившись с достоинствами и недостатками пенополиуретана, рассмотрев виды и технологию нанесения материала, вам будет легче сделать правильный выбор в плане утепления своего жилища и его звукоизоляции. Сделайте правильный выбор, и ваш дом долгие годы будет радовать вас теплом и уютом!

Монтажная пена : выбор, свойства, применение

Почему необходимо купить льняной утеплитель для дома

Встречи на высшем уровне с настоящей моделью, индивидуалки Уфы, отдых для истинных джентльменов с redufa.ru. Преимущества современных куртизанок неоспоримы, но каждая проститутка хороша по-своему. Милые индивидуалки Уфы, сладкие и ухоженные, они такие модельные и раскрепощённые, что возбуждение неизбежно. Выбери девушку сейчас.