Экологичность пенополиуретана |
Методы производства |
Технические характеристики |
На рынках европейских стран существует множество строительных материалов, предназначенных для утепления жилых и промышленных зданий. Некоторые из них не требуют механического крепления к поверхностям стен. Когда строение выполнено из бетонных блоков, проблемы крепления не возникает. При строительстве ангаров, складов, птицефабрик и др., в последнее время распространилась тенденция к применению в качестве ограждающих конструкций легких и надежных материалов из тонкого профнастила толщиной 1-2 мм. Тогда механическое крепление утеплителей применять нецелесообразно. Но выход есть. Он, ввиду своей универсальности, охватывает достаточно широкий круг задач. Это применение пенополиуретанового напыления.
1. Пенополиуретановое напыление используют для теплоизоляции:
- Жилых и нежилых помещений, утепления стен, полов и потолков.
- Утепления птицефабрик, коровников, зернохранилищ, овощехранилищ.
- При строительстве ангаров, технических складов, станций техосмотра.
- Теплоизоляции трубопроводов, металлических конструкций.
- Теплоизоляции холодильных и морозильных камер.
- Теплоизоляции вагонов и цистерн.
2. Пенополиуретан широко применяют как антикоррозийную и гидроизоляционную изоляцию металлических и бетонных конструкций, защиту дерева от порчи и гниения, например, трюмов морских судов от разрушительного действия конденсата, трубопроводов различного назначения и др.
Напыляемый пенополиуретан представляет собой двухкомпонентную смесь, которая при нанесении на поверхность затвердевает за несколько минут и образует слой полимера плотностью от 10 до 300 кг/м3. ППУ относится к классу газонаполненных пластмасс. Смесь наносится специальным аппаратом фирмы GRACO в несколько слоев. Это гарантирует бесшовную теплоизоляцию. Ввиду специфических особенностей реакции, протекающей между компонентами смеси, напыление выполняется аппаратами высокого давления. Работы ведутся в специальных костюмах, в хорошо проветриваемых помещениях, с учетом всех действующих санитарно-гигиенических требований. На сегодняшний день применение пенополиуретана отлично зарекомендовало себя при утеплении плоских и скатных крыш, потолков, стен и полов.
Материал характеризует высокая биологическая и химическая стойкость. Особенно это касается пенополиуретанов, применяемых в холодильных и морозильных камерах, хранилищах сельскохозяйственной продукции, пищевых производствах.
Пенополиуретан (ППУ) создает тепло- и гидроизолирующий слой. Долговечность покрытия достигает 30– 50 лет. Когда специалисты из США и Японии исследовали состояние конструкций под пенополиуретановыми покрытиями, прослужившими уже четверть века, то они отметили их практически полную сохранность. Этот факт отражает замечательные антикоррозийные свойства ППУ. Заметим, что он применяется в США уже с 1960 года на объектах гражданского и промышленного назначения.
Основное преимущество технологии напыления ППУ в том, что мы можем работать с любыми поверхностями. Геометрия помещений, используемые материалы и толщина поверхностей могут быть различны при применении технологии напыления пенополиуретановой смеси. Технологию ППУ применяют для теплоизоляции полов, стен и потолков, угол наклона и криволинейность поверхности не оказывают влияния на качество готового покрытия. Известно, что 50% теплопотерь происходит через крышу. Поэтому, независимо от того, жилой чердак или нет, необходимо делать теплоизоляцию. В силу идеального сцепления с поверхностью и прочности покрытия, мы можем дополнительно укрепить изолируемые конструктивные элементы, что особенно важно для несущих конструкций, а значит, повысить прочностные характеристики сооружения, его надежность и долговечность.
Пенополиуретан позволяет производить не только утепление, но и, благодаря высокой влагостойкости покрытия, гидроизоляцию любых поверхностей.
Слой теплоизоляционного материала, используемого в строительстве жилых зданий, производственных помещений, складов и хранилищ, дает отличный результат также в плане энергосбережения. Пенополиуретановое покрытие обеспечивает бесшовность изоляции и, как следствие, не допускает создания мостиков холода. С экономической точки зрения, используя ППУ, мы резко сокращаем эксплуатационные расходы, что в последнее время особенно актуально ввиду роста цен на энергоресурсы.
Технологию, основанную на напылении ППУ, часто используют для ремонта уже изношенных металлических конструкций. При покрытии пенополиуретанового слоя дополнительной гидроизоляцией возможна эксплуатация сооружений даже в условиях 100% влажности.
Основные свойства ППУ – великолепное сцепление с поверхностью без дополнительных клеящих материалов, высокие теплоизоляционные свойства, малый удельный вес, быстрота проведения утеплительных работ. Решается сразу несколько задач - звукоизоляции, пароизоляции, гидроизоляции и антикоррозийной защиты и, главное, теплоизоляции помещений и металлических конструкций. При нанесении на поверхность, быстротвердеющая смесь уже через несколько минут демонстрирует все перечисленные свойства.
Технологический процесс напыления и его особенности.
До нанесения ППУ выполняются работы по подготовке поверхностей к напылению. Поверхность должна быть максимально чистой и сухой и иметь температуру от +10°C , но лучше +20 °C. В случае необходимости основу перед нанесением смеси, покрывают специальным слоем адгезионного средства (грунтовки), для предотвращения образования пузырей и отслоения, а значит, потери прочности. Наши специалисты выполняют для соблюдения технологических нормативов опытное нанесение ППУ на элемент конструкции. По его результатам, можно говорить о качестве прилипания пенополиуретана к поверхности. При нанесении на металлическую подложку грунтование не является обязательным.
Работы выполняются с учетом следующих условий:
a) Температура объекта: от +10°С до +30°С, при невысокой температуре возможно применение тепловых пушек;
б) Температура воздуха: выше +10°С;
В) Относительная влажность воздуха: ниже 70%;
Г) Температура компонентов смеси: от +30°С до +70°С.
За один проход наносится слой толщиной до 1- 1,5 см. Высокие значения объемной плотности мы достигаем при более низких температурах пены. А для получения более толстых слоев мы используем метод послойного напыления. За день работы бригадой из трех человек можно утеплить до 500 метров поверхности слоем до 10 см. Наша компания гарантирует высокое качество работ по теплоизоляции помещений с применением техники напыления пенополиуретановой смеси.
С дальнейшим развитием сельского хозяйства в России строится все больше зернохранилищ и овощехранилищ, птицефабрик и коровников, складских помещений и производственных зданий с применением технологии напыления ППУ. С помощью него утепляют крыши, чердаки, стены и фасады зданий жилого и промышленного назначения. Пенополиуретаны хорошо ложатся практически на любую поверхность, их можно залить в любую полость. ППУ можно наносить на потолки и полы, как идеальное средство термоизоляции. Важной характеристикой этого типа теплоизоляционных материалов, является возможность уменьшить до минимума толщину строительной конструкции и относительно невысокая стоимость.
Это новое слово в строительстве, которое позволяет коренным образом пересмотреть всю концепцию строительства.
Примечание. В зависимости от типа двухкомпонентной смеси, используемой при напылении методом ППУ, можно усилить те или иные физико-химические свойства слоя, и, соответственно, применять его к различным типам поверхностей с учетом разных условий их эксплуатации. При определении необходимой толщины нужного слоя, наша компания пользуется расчетами в соответствии со СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий".
Наши специалисты применяют индивидуальный подход к каждому заказчику. Они учтут все ваши требования и подберут необходимые характеристики материала применительно к вашему объекту. В работе используется современное оборудование высокого давления, специально предназначенное для напыления ППУ. Все это позволяет проводить работы по тепло- и гидроизоляции сооружений на европейском уровне.
Технические характеристики
История создания.
Полиуретан был синтезирован в 1937 году исследовательской группой во главе с немецким ученым Отто Байером. Главной целью исследования было получение заменителя каучука. Он синтезировал полиуретановые эластомеры путем взаимодействия двух компонентов – диизоцианатов с различными гидроксилсодержащими соединениями. На основе этих композиций ученые получили пенополиуретаны.
Стало возможным изготовление эластичных, полужестких и жестких материалов. Уже в 1944 году в разгар войны в Германии было запущено производство полиуретана в промышленных масштабах. В США технологию усовершенствовали и в 1957 году начали производство полиуретана для нужд строительства. В СССР с 60-х годов прошлого века использовались собственные наработки. Они имеют очень широкий диапазон применения в самых различных отраслях современной промышленности и в сельском хозяйстве.
Предлагаемые на международном рынке пенополиуретаны получают в результате реакции двух жидких компонентов - полиола и полиизоцианата. При этом образуются пластиковые микрокапсулы, заполненные инертным газом, если используется сырье с закро-ячеистой структурой. Из одной тонны исходного сырья получают до 20 кубометров пенополиуретана плотностью 50 кг/м3. Такой принцип используется и в современном строительстве.
Существенное отличие пенополиуретана от многих других теплоизоляционных материалов состоит и в том, что его теплопроводность не зависит от влажности среды. Изделия и конструкции из ППУ, либо с покрытием на основе напыляемого ППУ, могут храниться и эксплуатироваться даже под снегом и дождем.
В нашей жизни мы видим пенополиуретан повсюду – это и домашние диваны, бамперы автомобилей, корпуса яхт, катеров, термоизоляция трейлеров и рефрижераторов, теплоизоляция трубопроводов и многое другое.
Методы производства и типы материалов
Пенополиуретаны мы получаем на основе двухкомпонентной смеси. Первый компонент «А» - полиолы. Второй компонент «Б» - полиизоцианат. В России освоено производство полиолов. Их производят во Владимире, Самаре и Поволжье в ряде совместных предприятий. Предприятий по производству полиизоцианата в стране пока нет, и весь необходимый объем, в основном, идет по импорту. Мы используем в своей работе материалы таких известных фирм как Basf, Dow и Bayer.
Пенополиуретановые утеплители создают несколькими технологическими методами – прессованием, литьем, заливкой и экструзией. Сегодня на рынке строительных материалов полимеры на основе пенополиуретана представлены в виде плит, блоков, профилей, панелей и пленок. По особенностям технологических процессов различают вспененные, наполненные, ламинированные, листовые или армированные полиуретаны. Также материалы из пенополиуретана могут быть бесцветными или окрашенными в различные цвета.
Наша компания предлагает технологию нанесения пенополиуретанового слоя непосредственно на месте с помощью распыления специальным оборудованием двухкомпонентной смеси компонентов. Сырье доставляется на место проведения работ в бочках по 220 литров. При приготовлении смеси используются и различные наполнители, которые определяют усиление тех или иных свойств получаемого пенополиуретана. В зависимости от поставленных задач, можно изменять пропорцию компонентов. Особенности технологического процесса, определенные температурные параметры смешиваемых компонентов, требуют применения специальных установок высокого давления. Сразу после отвердевания пенополиуретан демонстрирует все заданные свойства.
Основные технические характеристики ППУ
В ППУ сочетается высокая эластичность и необходимая твердость. Диапазон этих качеств может быть очень широким. Изменяя состав компонентов, мы влияем на теплоизоляционные и эксплуатационные свойства изделий из пенополиуретана. Остановимся на главных:
Пониженная горючесть. Пенополиуретановое покрытие устойчиво при изменении внешних температур от -150оС до +150оС. Но такие условия являются экстремальными. Обычно говорят о температурах от -60оС до + 130оС. Тогда долговечность покрытия будет максимальной. Использование этого материала полностью удовлетворяет требованиям пожарной безопасности. Так, обугливание пенополиуретана начинается при температурах близких к 500°С, а в состав ППУ добавлены специальные добавки - антипирены.
Максимально снизить горючесть пенополиуретановой смеси можно при использовании наполнителей - антипиренов. Но это приводит иногда к увеличению массы и теплопроводности ППУ. Поэтому в этом случае мы рекомендуем двухслойное напыление. Верхний слой при контакте с огнем просто образует слой кокса и защитит изолируемую поверхность от воздействия высоких температур. Такие методы напыления используют для тех сооружений, где есть повышенные требования к огнестойкости (например, нефтеперерабатывающие производства).
Химическая стойкость. Пенополиуретановое покрытие обладает высокой стойкостью к химическим растворителям и техническим маслам, практически не подвержено действию микроорганизмов и плесени. Пары химических веществ, даже при высокой концентрации, не разрушают ППУ. Можно с уверенностью утверждать, что ППУ стойки к бензину, бензолу, разбавленным кислотам, спиртам. Пенополиуретаны ограниченно устойчивы к кетонам, эфирам, концентрированным кислотам. Именно поэтому ППУ широко используется в химической промышленности.
Таблица химической стойкости пенополиуретана к различным соединениям
Химические соединения |
Тип реакции |
Растительные масла и животные жиры, морская вода, мыльная вода, бензол, ксилол, бензин, керосин, толуол. |
Стоек |
Спирт, ацетон, концентрированная соляная кислота, четыреххлористый углерод, метиленхлорид (дихлорметан) |
набухает |
Концентрированная серная кислота, концентрированная азотная кислота |
растворяется |
f | f |
Не боится влаги.Влагонепроницаемость пенополиуретана очень высока и прямо пропорциональна его плотности. Влагостойкость ППУ дает возможность эксплуатации конструкций, покрытых слоем пенополиуретана, до 20 лет в условиях особо повышенной влажности. В течение 25 лет характеристики пенополиуретанового слоя меняются не более, чем на 5%. Согласно ГОСТ 20869-75*, по нормам водопоглощения пенополиуретан должен впитывать не более 2% за 24 часа и не оказывать коррозионного воздействия на металл. Методика и требования полностью описаны в статье "Пластмассы ячеистые жёсткие. Метод определения водопоглощения". Наша продукция полностью удовлетворяет всем техническим нормативам, предъявляемым к утеплителям на основе технологии ППУ.
Прочность. Пенополиуретановые покрытия можно условно разделить на жесткие и эластичные. При низких температурах прочность жесткого полимера уменьшается, а эластичного увеличивается. Существуют марки пенополиуретана, для которых максимальная прочность достигается при —53оС. Заметим, что эластичный полиуретан при понижении температуры расширяется, еще более плотно герметизируя швы. Согласно ГОСТу и Техрегламенту пенополиуретан, образующийся при напылении, должен иметь значение прочности на сжатие не менее 2 кг/см2 (0,2 мПа - 20 тонн на квадратный метр). По адгезии к строительным материалам, предел прочности при отрыве пенополиуретана от материала изолируемой конструкции - не менее 1 кг/см2 (0,1 мПа). Чем более плотным является изделие из ППУ, тем выше прочность изделий из него.
Звукоизоляция. По звукопоглощающим свойствам ППУ, как и все пенопласты, обладают значительными возможностями. С целью звукоизоляции используют поропласты, чьи свойства значительно выше, чем у обычных пенопластов. Они отличаются особой ячеистой структурой, в которой пузырьки воздуха, нагреваясь при прохождении звуковой волны, рассеивают часть ее энергии. Принято говорить о коэффициенте внутреннего трения. А это и определяет шумопоглощающие свойства пенопласта. Для звукоизоляции используют полуэластичные ППУ малой плотности на основе сложных полиэфиров.
Тепло- и морозостойкость. Показателем качества утеплителя является коэффициент теплопроводности. Он измеряется в Ватт на метр на Кельвин Вт/(м*К) и определяет количество теплоты, которое должно быть передано через поверхность определенной площади в течение заданного промежутка времени для получения установленного градиента температуры. Коэффициент теплопроводности пенополиуретана 0,019 — 0,03 Вт/(м·K). Теплозащитная эффективность покрытия ППУ слоем всего 10 см и сухого пенополистирола слоем 14,3 см одинаковы. У древесины он составляет 0,15 – 0,2 Вт/(м.К). Слой в 10 см ППУ дает такую же теплозащиту, как 285 см кирпича.
Приведем сравнительную таблицу теплопроводностей строительных материалов, используемых для теплоизоляции:
Материал для утепления |
Толщина слоя, мм | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м.К) |
Пенополиуретан |
80 |
0,020 |
Полистирол |
119 |
0,042 |
Пеностекло |
237 |
0,080 |
Пенобетон |
890 |
0,300 |
Минвата |
133 |
0,045 |
Дерево |
592 |
0,200 |
Кирпич силикатный |
2400 |
0,810 |
f | f |
Из таблицы видно, что конкурентов у пенополиуретана по теплопроводности нет.
Его смело можно назвать утеплителем N1 в мире.
Малый вес.Слой пенополиуретана обладает малым удельным весом и поэтому, при использовании его для утепления, практически отсутствуют нагрузки на несущие строительные конструкции. Это значит, что сама конструкция может быть построена с учетом данного преимущества, что позволяет не только сделать ее более легкой, но и существенно удешевить строительство.
Бесшовность и ремонтопригодность. При нанесении пенополиуретановой смеси образуется монолитная бесшовная поверхность изоляционного слоя. При необходимости, если возникнет повреждение изолирующего слоя в процессе эксплуатации, его можно легко восстановить при нанесении нового слоя напылением ППУ.
Сравним близкие по свойствам утеплители - пенополиуретан и полистирол:
|
Пенополиуретан | Пенополистирол |
Срок эксплуатации, лет |
30 |
15 |
Теплопроводность |
0,020 |
0,042 |
Влагопоглощение |
0,02 |
0,05 |
f |
По всем показателям пенополиуретаны демонстрируют преимущества.
Простота в транспортировке и хранении.Смеси, используемые при производстве пенополиуретана, доставляются на место работ в специальных контейнерах. Это заметно упрощает проблемы транспортировки и хранения данного материала.
Экологичность пенополиуретана.
В повседневной жизни мы ежедневно встречаемся с изделиями из пенополиуретана. Эластичный ППУ активно используется при производстве мебели (диванов и кресел, сидений автомашин). В наших автомобилях (бампер и руль) применяется жесткий полиуретан. Заливочный ППУ нужен при производстве строительных блоков и панелей домов. Наконец, вспененный ППУ нашел применение как идеальный теплоизолятор при строительстве жилых домов, ангаров, складов, птицефабрик и овощехранилищ. Мировая практика использования пенополиуретана в течение более 30 лет, позволяет нам говорить о высокой экологичности материала.
Приведем несколько весомых доводов в пользу современных ППУ:
1. ППУ не содержат формальдегидов и других вредных смол. После нанесения и полимеризации, вредных для здоровья веществ не выделяется.
2. Специалисты из США, Канады и Японии подвергли тщательному анализу состояние конструкций с утеплением из пенополиуретана, построенных еще в 70-х годах прошлого века и с удовлетворением отметили, что их свойства не изменились.
3. В Финляндии и России производят из полиуретана улья для пчел. Они используются на пасеках по всему миру. Это один из самых весомых аргументов экологичности пенополиуретанов.
4. Все изделия из пенополиуретана проходят жесткий контроль качества на безопасность использования.
5. При строительстве жилых домов используются термопанели, сэндвич-панели, теплоизоляционные плиты из пенополиуретана и, главное, его напыляют для теплоизоляции помещений. Без внешних повреждений такое покрытие служит более 25-50 лет. Теплоизолирующие свойства уменьшаются в течение этого времени не более чем на 5%. Пенополиуретан не плесневеет и не гниет. Он устойчив к старению, биологически и химически нейтрален, не заряжается статическим электричеством и водонепроницаем. Все это позволяет применять его в пищевых производствах, в медицинской и фармацевтической промышленности, складах продовольственных товаров и сельскохозяйственной продукции.
6. Экологичность определяется и принципом производства продукции. Напомним, что пенополиуретан, по сути - пластмасса, полученная в результате термореактивной химической реакции и имеет ячеистую структуру. При этом 95% всех ячеек изолированы друг от друга, а внутри них содержится газ. Еще три года назад (до 2009) в производстве использовался фреон. Сейчас введен запрет на ввоз фреона и все производители ППУ плавно перешли на использование экологически безопасного углекислого газа в качестве наполнителя для ячеек. Это экологически чистый продукт. Для получения пенополиуретана также используются такие материалы как растительные масла, соя и вода.
7. Разрешен для использования внутри и снаружи жилых помещений органами СЭС РФ.
Сравним ППУ с другими теплоизоляторами – минватой и пенополистиролом. Минеральная вата часто вызывает аллергические реакции. Пенополистирол при нагревании до 70°С выделяет пары стирола, которые раздражают слизистые оболочки.