Пенополиуретан свойства и применение - Vosvet.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Пенополиуретан свойства и применение

Технические характеристики пенополиуретана и его применение в качестве утеплителя

Подробнее о материале

Структура пенополиуретана – пористая и ячеистая, причем все крохотные ячейки, из которых он состоит, заполнены газообразным веществом. Оставшиеся несколько процентов объема составляет твердая часть, сформированная тонкими стенками этих ячеек. Основой для его производства являются продукты нефтехимической переработки, в частности, полиолы и полиизоцианаты. Кроме того существует технология выработки компонентов ППУ из масел на основе растительного сырья, однако из-за того, что стоимость исходных компонентов при таком способе производства имеет гораздо большую цену, она используется лишь в исключительных случаях.

В зависимости от пропорции исходных компонентов, используемых для создания этого материала, выпускаются пенополиуретаны с ячейками различных размеров и толщины, имеющие разные прочностные характеристики. В их число входят:

  • ППУ обычного типа;
  • С повышенной жесткостью;
  • Мягкого типа;
  • Очень мягкие;
  • Вязко эластичные;
  • Высокоэластичные.

В строительном производстве используется пенополиуретан жесткого типа, с плотностью 30-86 кг/ м 3 , обладающий высокими энергосберегающими способностями. ППУ с плотностью порядка 70 кг/м 3 , помимо своих прочностных качеств, обладает повышенной способностью удерживать влагу, благодаря чему он с успехом используется в устройстве гидроизоляции.

Сфера применения в качестве утеплителя

Благодаря своей низкой теплопроводности (0,019 – 0,03 Вт/м), небольшой паропроницаемости и хорошим гидроизолирующим свойствам пенополиуретан с успехом используется в строительстве, как эффективное и надежное средство для устройства теплоизоляции различных строений и сооружений. Например, при производстве таких работ, как:

  • Создание теплоизоляционного слоя в кровлях и чердачных помещениях;
  • Утепление и устройство акустической изоляции внутренних и наружных стен, перекрытий зданий;
  • Устройство гидроизоляции и утепления фундаментов;
  • Создание теплоизоляционного слоя при монтаже магистральных трубопроводов.

Процесс нанесения пенополиуретана

Утепление крыш зданий при помощи пенополиуретановой смеси очень популярно во многих развитых странах, таких, как США и Канада. Для предохранения от разрушения вследствие воздействия ультрафиолета, такое покрытие дополнительно закрывается сверху бетоном или листовым металлом.

Подробная инструкция по утеплению балкона пенополиуретаном приведена в нашей отдельной статье.

Один из самых популярных и доступных материалов для утепления — это пенопласт. О его технических характеристиках в качестве утеплителя мы рассказали на нашем сайте.

Преимущества и недостатки

Пенополиуретан как утеплитель обладает целым рядом положительных качеств, подтверждающих эффективность и рациональность его применения на различных стадиях строительного производства. К ним относятся:

  • Высокая степень адгезии (схватывания) с обрабатываемым основанием. Благодаря своей способности к прилипанию пенополиуретановая пена может наноситься на поверхности любого типа, расположенные под любыми углами и плоскостями.
  • Механическая прочность и способность к расширению. Увеличивая свой объем в процессе нанесения, пенополиуретановый состав заполняет все мельчайшие щели, образуя плотное монолитное покрытие, обладающее высокими прочностными качествами.
  • Легкость. Это качество позволяет активно использовать этот материал в работах по теплоизоляции крыш и чердачных помещений.
  • Шумоизоляционные свойства. Пенополиуретановая пена с ячейками закрытого типа за счет своей возможности формирования однородного, бесшовного покрытия является одним из лучших звукоизоляторов.
  • Удобство в работе и быстрота нанесения. Производство и нанесение пенополиуретанового состава возможно на месте монтажа, за счет чего удается значительно снизить транспортировочные расходы и выполнить работы по утеплению более качественно, избежав появления «мостиков холода» на отдельных участках. Окончательное затвердение пены происходит в минимальные сроки, после чего она приобретает свои высокие физико-технические качества.

Впрочем, помимо несомненных достоинств ППУ имеет и некоторые «проблемные места». В том числе:

  • Низкую стойкость к ультрафиолетовому излучению. При открытом способе его эксплуатации необходимо предусмотреть его дополнительную защиту в виде нанесения слоя штукатурки, краски или панелей.
  • Не достаточно высокую пожаростойкость. Поэтому для защиты от возможного воспламенения полиуретановый утеплитель должен быть защищен специальным пожаробезопасным покрытием.
  • Высокую стоимость. На сегодняшний день средняя стоимость напыления пенополиуретанового покрытия толщиной 10 см составляет 1500-2500 руб. за 1 м 2 , 5 см – 750-1300 руб.

Характеристики и свойства

По своим теплоизоляционным характеристикам пенополиуретан в качестве утеплителя значительно превосходит другие популярные материалы, использующиеся в современном строительном производстве. Он отличается высокой плотностью и имеет хорошие теплосберегающие показатели. Основное влияние на теплопроводность ППУ оказывает размер и структура его ячеек. У жидких составов этот показатель находится в пределах 0,019 – 0,035 Вт/м К, в то время, как коэффициент теплопроводности другого популярного утеплителя – минеральной ваты, составляет 0,045 – 0,056 Вт/м К.

Коэффициент паропроницаемости пенополиуретана с закрытой ячеистой структурой составляет µ = 50 по ISO/FDIS 10456:2007(E), что в 50 раз ниже данного показателя, рассчитанного для минеральной ваты (µ = 1). То есть, при использовании пенополиуретановой пены для утепления внутренней части помещений или защиты бетонных поверхностей с внешней стороны предотвращается проникновение водяных паров в структуру стен или перекрытий. Тем не менее, в водной среде использовать пенополиуретановое утепление не рекомендуется из-за возможностей развития реакций гидратации.

Обратите внимание: Пенополиуретановые составы с низкой плотностью, обладающие ячеистой структурой открытого типа, паропроницаемы, поэтому нуждаются в создании пароизоляционной защиты при использовании внутри помещений.

Технические характеристики пенополиуретана:

Номер п/пПоказателиЕдиницы измеренияВеличины для полиуретанов различных марок
1Кажущаяся плотностьКг/м 318.300
2ТеплопроводностьВт/м КНе более 0,019.0,03
3Разрушающее напряжение, не менееМпаСжатие: 0,15…1,0Изгиб: 0,35.1,9
4Водопоглощение% объема1,2.2,1
5Количество закрытых порНе менее 85..95
6ГорючестьГОСТ 12.1.044 (трудногорючие)

Сравнение пенополиуретана с утеплителями других видов

Для того чтобы выяснить, насколько оправдано и целесообразно применение ППУ в качестве утеплителя, его основные физико-технические параметры следует рассматривать в сравнении с другими популярными материалами, например минеральной ватой:

ПоказателиЕдиницы измеренияНаименование материала
Пенополиуретан (ППУ)Минеральная вата
Коэффициент теплопроводностиВт/ м К0,0330,049
Кажущаяся плотностьКг/м 360-8055-150
Прочность при сжатииМпа0,3Не нормируется, минимальное сопротивление нагрузкам
Поглощение влаги, не более%10Не нормируется, постоянный процент влажности 4%, низкая сопротивляемость увлажнению
Эффективный срок службы, не менеелет4010
Расходы при эксплуатации (показатель удельной повреждаемости)Повреждение в год/100 км3-430-40

Сравнительные характеристики пенополиуретана в плане его экологичности и безопасности, представлены в следующей таблице:

ПоказателиПенополиуретанПенополистиролПенопластМинеральная вата
Экологическая безопасностьБезопасенСодержит фенолы, формальдегиды
Отношение к влагеУстойчивУстойчивНе устойчивНе устойчива
Поведение в агрессивных средахУстойчивМенее устойчивСлабоустойчивНе устойчива
Сопротивляемость грызунам, микроорганизмамХорошаяМалаяНетНет
Наличие ядовитых веществ, % в массеНетНетНет6 % (формальдегиды, фенолы)
Распространение волокон в воздухеНетНетНетПрисутствуют, аллерген
Наличие азоноразрушающих газовНетНетНетДа

Еще одним из интересных материалов для утепления является фольгированный самоклеющийся пенофол. О том, чем хорош этот утеплитель читайте здесь.

Чтобы балкон стал максимально теплым, кроме работ по теплоизоляции необходимо провести еще и отопление. Для этого можно воспользоваться инфракрасными потолочными обогревателями, обзор которых вы найдете на этой странице.

Советы по напылению

В случае самостоятельной работы с материалом следует придерживаться некоторых простых рекомендаций:

    Нанесение пенополиуретанового состава рекомендуется осуществлять в несколько слоев. Толщина первого при этом обычно составляет от 10 до 20 мм, однако на разных участках покрытия он может лечь неравномерно, поэтому нанесение последующего слоя позволяет исправить эту проблему. Также при этом пенополиуретан ложится более плотно и лучше заполняет мелкие щели и пустоты, имеющиеся на поверхности.

Установка для самостоятельного нанесения полиуретана

  • Для лучшей эффективности работ по утеплению большое значение имеет выбор марки ППУ, которую необходимо подбирать в зависимости от того, какая плотность продукта нужна на выходе.
  • На заметку: Устройство пенополиуретанового утепления может производиться круглогодично.

    Таким образом, изучив технические характеристики пенополиуретана и правильно осуществив его нанесение можно получить долговечное и качественное теплоизолирующее покрытие, которое любое помещение сделает более теплым и комфортным.

    Пенополиуретан видео

    В данном разделе предлагаем вам посмотреть видеосюжет о технических характеристиках пенополиуретана и о технологии его напыления.

    Пенополиуретан свойства и применение

    Востребованность пенополиуретана (ППУ) в различных отраслях неслучайна. Это материал с уникальными теплоизоляционными и защитными свойствами. Хотя он был создан в далекие сороковые прошлого столетия, на лидирующие позиции вышел только через 20 лет. Именно в 60-е года XX века началось массовое производство товаров, удовлетворяющих нужды огромного числа потребителей.

    ППУ – это газонаполненная пластмасса, имеющая полиуретановую базу. Структура рассматриваемого материала наполняется пузырьками на 95% и более. Фактически ППУ относится к полимерам сложного типа. Его, так сказать, строение представляет цепь мономеров.

    От длины газонаполненных органических микрогранульных цепочек зависят механические свойства материала:

    Разновидность ППУДиапазон величины плотности, кг/м³Свойства и некоторые примеры использования
    Мягкий5-30Наполнитель в детских игрушках и предметах мягкой мебели. В совокупности с мягкостью материала, экологичностью и биологической нейтральностью идеально подходит для данного применения
    Жесткий30-80Высокие тепло- и шумоизоляционные характеристики за счет высокой плотности и прочности, которые незаменимы для строительной области
    Повышенной жесткостиБолее 80Отличается хорошими гидроизоляционными параметрами – отличное препятствие на пути влаги. Хорош для стен, перекрытий, крыши

    Если говорить об исходных веществах для производства пенополиуретана, то это жидкости с разной степенью вязкости. Их смешивание запускает процесс синтеза и вспенивания.

    Из каких же компонентов состоит ППУ:

    • Полиольного. Он создает полимерную базу материала. От него зависит какой плотностью, твердостью, горючестью и прочими параметрами будет обладать ППУ.
    • Изоционатного. Этот компонент отвечает за реакцию вспенивания.
    • Добавочного (обычно антипиренного), являющего катализатором, ускорителем полимеризации ППУ. Влияет на снижение горючести.

    Фактически, изменение рецептуры (пропорций компонентов) позволяет получать материал с теми или иными показателями (более твердый или наоборот мягкий).

    Являясь газонаполненным полимером с ячеистой структурой пенополиуретан идеален в качестве утеплителя.

    К его основным преимуществам относятся:

    1. Низкая теплопроводность. К слову, данный параметр превосходит минеральную вату.
    2. Отличный звукоизоляционный эффект.
    3. Легкость – не утяжеляет конструкции.
    4. Высокое значение адгезионной прочности, что называется «липнет» к любым поверхностям.
    5. Без проблем крепится или вообще отсутствует необходимость в крепеже (зависит от вида ППУ).
    6. Защищает металл от коррозии.
    7. Применяется для конструкций различных конфигураций.
    8. Длительный срок использования – до 20 лет и более.
    9. Обеспечивает пожарную безопасность.
    10. Обладает биологической нейтральностью. Своеобразная преграда для микроорганизмов, гниения, плесени.
    11. Применяется в широком температурном диапазоне.

    В числе минусов:

    1. Необходимо обеспечивать циркуляцию воздуха, иначе будет собираться конденсат.
    2. Попадание солнечного света чревато потерей свойств. Поэтому требуется дополнительная отделка.
    3. Не горит, но тлеет длительный период, если соприкасается с огнем.
    Читайте также:  Ребенку 2 года съел таблетки

    Деление ППУ по основным видам выглядит следующим образом:

    ВидГде применяетсяПримечание
    ЖидкийДля сложно конструктивных поверхностей с большой площадью, где необходимо проникновение в труднодоступные уголки или для изоляции трубПри помощи пеногенератора смешиваются необходимые компоненты до нужной густоты.

    Наносится распылителем на имеющуюся основу.

    После увеличения пенящейся смеси в размерах, она застывает.

    Недопустимо попадание ультрафиолета.

    Требуется без крепежная отделка.

    Без должного опыта работы трудно выполнить качественное утепление

    В баллонахДля труднодоступных мест и участков, имеющих сложную форму – щель между плитами, строительными блоками, около оконные (трубные, дверные) щели и так далееВыпуск ППУ в баллонах очень облегчает напыление материалам. Теплоизоляция любого места в помещении аналогична работе с монтажной пеной.

    Особые навыки и приспособления не нужны

    Листовой (твердый), к разновидности относят панели ППУДля ровных поверхностей (предварительно подготовленных)Параметры плотности и толщины бывают различными.

    Выпускается без покрытия или покрывается бумагой (фольгой, стеклопластиком)

    Поролон (мягкий ППУ)Его предназначение – внутренняя теплоизоляцияХарактеризуется эластичностью, упругостью, простотой монтажных работ, однако подвержен механическим воздействиям

    Каждая разновидность пенополиуретана имеет определенное предназначение, то есть используется для какой-то конкретной цели. Поэтому говорить о том, какой лучше не совсем корректно. Имеет значение объем и характер работы. Например, для утепления одной стены в частном доме подойдет ППУ в листах, для теплоизоляционных работ в многоэтажной постройке зачастую используют пенополиуретан в жидком виде, для ликвидации небольшой щели потребуется ППУ в баллоне и так далее.

    Масштаб применения пенополиуретана впечатляет. О мебельной индустрии и производстве детских игрушек с использованием мягкого ППУ различной плотности уже упоминалось.

    Где еще востребован этот материал:

    • При производстве обуви – супинаторы и прочие обувные элементы.
    • В холодильной технике как хладоизолятор для различных типов холодильников (бытовых, торговых и других).
    • При прокладке магистральных трубопроводов как теплоизолятор, включая низкотемпературные трубопроводы в химической отрасли.

    • Без ППУ сэндвич панелей не обходится скоростное строительство конструкций промышленного и гражданского назначения.
    • Наиболее обширнейшая сфера применения – тепло-, гидро- и акустическая изоляция в строительном секторе (частном и промышленном). Пенополиуретан рекомендован при кровельных работах и возведении фундамента, для наружной или внутренней изоляции стен и балконов.

    Антиперенная добавка к пенополиуретану делает материл негорючим, если отсутствует сторонний источник открытого огня. Этот нюанс и следует учитывать при изоляционных работах.

    Следующий момент. Не следует оставлять пенополиуретановую «шубу» без защиты. Лучше покрасить утеплитель или использовать иной вид отделки. Это поможет избежать преждевременного разрушения материала. Оно, конечно, не будет быстрым, всего 1 мм за год, но все же следует позаботиться о максимальном сроке службы изоляции.

    Многие и не задумываются о масштабе использования пенополиуретана:

    1. Он служит в качестве упаковочного материала для бережной транспортировки хрупких изделий.
    2. ППУ различной плотности наполняет спинки, подлокотники, подголовники, сидения и прочие элементы в мягких мебельных гарнитурах.
    3. Большинство людей отдают предпочтение пенополиуретановым подушкам и матрасам. Даже чехлы к ним имеют поролоновую основу.
    4. Уже никого не удивляет обувь на пенополиуретановой подошве, отличающаяся долговечностью.

    Полезными и красивыми изделиями, созданным из ППУ посредством литья, является целый перечень товаров:

    • Скорлупы для труб, обеспечивающие теплоизоляцию.
    • Панели под звучным названием «Сэндвич».

    • Интерьерные элементы. Их список начинается с лепнины, барельефов, статуэток, и заканчивается карнизами, пилястрами, багетами.
    • Оформительские фасадные детали. Сегодня балясинами, балюстрадами, колоннами и многими другими предметами из ППУ уже никого не удивишь.
    • Вентиляционные элементы.
    • Мебельный декор и так далее.

    Вопрос выбора материала существенно важен.

    Компании, специализирующиеся на теплоизоляционных работах, владеют необходимой информацией в полном объеме:

    1. Располагают необходимыми лицензиями на ведение данной деятельности.
    2. Имеют требуемые сертификаты.
    3. Знают, какой материал, и для каких работ требуется.

    Безусловно, обычному обывателю, желающему утеплить жилье, трудно разобраться с обилием предложений на рынке. Так или иначе, продавец обязан предъявить покупателю соответствующую документацию. Как правило, это сертификаты, подтверждающие соответствие используемых компонентов установленным ГОСТам и противопожарным нормативам.

    Видео сюжет об утеплении дома пенополиуретаном

    О ППУ. Пенополиуретан

    Пенополиуретан (ппу) – это уникальный синтетический полимерный материал. Карозерс (США) исследовал синтез полиамидов. Впервые ученый Байер синтезировал пенополиуретан в Германии в 1937 году, в 1944 там же начали промышленное производство пенополиуретанов (производство жестких пенополиуретанов), а их аналоги но более дешевые – в США в 1957г.

    Пенополиуретан – это двухкомпонентная система, состоящая из :
    Компонент “А” является гидроксилсодержащим компонентом, создающим при реакции с компонентом Б полимерную основу пенополиуретана марки ППУ-110 и представляет собой темную жидкость, состоящую из смеси нескольких химических соединений, таких как полиэфиры, амульгаторы, вспенивающие и сшивающие агенты. Компонент А малотоксичен, невзрывоопасен, хранить его необходимо в сухом вентилируемом помещении при температуре не ниже 0°С. При хранении компонент “А” имеет тенденцию к расслаиванию и поэтому перед использованием его необходимо тщательно перемешать путем перекатывания и опрокидывания бочки в течение 5-10 мин. Транспортируется компонент “А” в бочках из углеродистой стали, внутренняя поверхность которых покрыта защитным покрытием, вместимостью не менее 200л. всеми видами транспорта, обеспечивающими сохранность продукта и тары.

    Компонентом “Б” является полиизоцианат марки Б высшего сорта и представляет собой смесь 50 – 60% диизоцианата и полиизоцианата групп не менее 30%. Компонент Б – темная жидкость со специфическим запахом. Токсичен, предельно допустимая концентрация его паров в воздухе производственных помещений составляет 0,2мг/куб.м, температура вспышки 175°С, воспламенения 215°С. Компонент Б легко реагирует с атмосферной влагой и водой, при этом образуется осадок твердого полимерного материала, который нельзя использовать для переработки. Поэтому бочки с компонентом Б должны быть герметично закрыты и защищены от контакта с водой и атмосферной влагой.

    Пенополиуретан (ППУ) – это современный теплоизоляционный материал, имеет закрытую ячеистую структуру. Отличительными особенностями пенополиуретана являются легкость, прочность, низкий коэффициент теплопроводности и влагопоглащения, устойчивость к влиянию микроорганизмов, гниению, плесени, перепадам температур, что позволяет считать пенополиуретан универсальным материалом. Пенополиуретан является разновидностью пенопластов.

    Жёсткие пенополиуретаны (ППУ) являются одними из наиболее распространённых на Западе строительных материалов. Системы напыляемых изоциануратов обладают рядом преимуществ:

    – Пониженная горючесть по сравнению с другими системами изоляции.
    – Одновременная гидроизоляция, материал не боится влаги, т.е. не требуется дополнительных слоев пароизоляции.
    – Тепло- и морозостойкость в диапазоне температур от -100°С до +130°С;.
    – Малый вес и отсутствие нагрузки на строительные конструкции.
    – Высокая адгезия к различным типам поверхности.
    – Монолитная бесшовная поверхность изоляционного слоя.
    – Ремонтопригодность.
    – Возможность использования как для новых, так и для ремонта старых зданий.
    – Удобство транспортировки и хранения.
    – Химическая стойкость к слабокислотным осадкам, к промышленным углеводородам.

    Из пенополиуретана средней жёсткости делают, например, автомобильные кресла.
    Из мягкого пенополиуретана делают ортопедические подушки, матрасы, манекены и пр.
    Пенополиуретан является негорючим материалом, это более безопасный материал чем дерево. Как правило, в компоненты для получения пенополиуретана уже включены антиперены, которые делают его пожаробезопасным. Закрытые поры пенополиуретана позволяют ему не прогорать сразу на всю глубину.

    Сегодня пенополиуретан активно используется в танках, БТР, БМП, где под броней располагают защитный слой ппу. Это позволяет наиболее эффективным способом защитить экипаж как от морозов, так и от зноя. Одновременно ппу служит в качестве пассивной защиты от воздействия зажигательных снарядов. Изоляция оплавится в месте поражения, но распространения огня по плоскости не произойдет.

    Срок службы пенополиуретана оценивается в 25 – 30 лет. На практике же в Германии, США, Канаде, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают образцы пенополиуретана с труб, залитых в 70-х годах прошлого века, и корректно формулируют – “свойства не изменились”. Так, в научно-исследовательском институте теплоизоляционных материалов (Мюнхен, ФРГ) подвергли испытаниям три кровельные конструкции, утепленные жестким пенополиуретаном (слой утеплителя составлял на одной конструкции 60 мм и 30 мм на двух других, кажущаяся плотность пенополиуретана 30-35 кг/м3). Как следует из данных этих испытаний, после 10-летней эксплуатации ни теплопроводность, ни влагосодержание пенопластов практически не увеличились.

    Можно констатировать, что пенополиуретан является высоко технологичным теплоизоляционным материалом, имеющим высокое качество и уникальные эксплуатационные свойства.

    Основные свойства пенополиуретана (ппу)

    Технология изоляции трубопроводов в пенополиуретановой изоляции основана на уникальных физико-механических особенностях полиуретана этого материала:
    • Самая низкая из современных теплоизоляторов теплопроводность, составляющая в зависимости от плотности 0,019 — 0,033 Вт/моС и обусловленная этим минимальная толщина изоляции (5 см пенополиуретана по теплопроводности равнозначны примерно 10 см минеральной ваты). Эти характеристики пенополиуретана позволяют достичь при его применении максимально возможных тепло и энергосберегающих характеристик на промышленных и хозяйственных системах самого широкого назначения.
    • Высокая долговечность (срок эксплуатации пенополиуретана составляет свыше 30 лет с полным сохранением свойств).
    • Рабочая температура эксплуатации пенополиуретана до 130оС, при кратковременных воздействиях — до 150оС.
    • Устойчивость к воздействию влаги (водопоглащение по массе всего 2%).
    • Высокая и долговечная адгезия (сцепляемость) с поверхностью трубы и гидрозащитной оболочкой.
    Высокая прочность материала.
    • Изоляция из пенополиуретана монолитная, бесшовная, не образует «мостиков холода».
    • Пенополиуретан инертен к щелочным и кислотным средам, защищает трубу от наружной коррозии и химически агрессивных сред, существенно продлевая срок службы трубопровода.
    • пенополиуретан нетоксичен и безопасен для человека.
    Пенополиуретан на 85-90% состоит из воздуха.

    Жесткие пенополиуретаны (ппу) являются исходным сырьем для ппу изоляции и одновременно одним из наиболее распространенных на Западе строительных материалов. Эти легкие, но достаточно прочные пенопласты обладают очень низкой теплопроводностью (0,027 — 0,034 Вт/м.К), малой паропроницаемостью, высокой показателем адгезии к различным материалам. Пенополиуретан находит широкое применение на строительных объектах и трубопроводных системах в связи со свойствами изделий из компонентов ппу.

    Теплоизоляция поверхностей в строительстве производится методом напыления пенополиуретана. При этой технологии ппу исходные компоненты пенополиуретана (изоционат и полиол) смешиваются воздухом, образуя мелкодисперсную аэрозоль.

    Сравнение ППУ с традиционными теплоизоляторами

    Теплоизолятор

    Степень плотности (кг/м.куб)

    Коэф. теплопроводности
    (Вт/м*К)

    Пенополиуретан: что это такое, где используют и каких видов бывает

    Пенополиуретан – распространенный материал, который используют в самых разных сферах, начиная от набивки диванов и заканчивая теплоизоляцией жилых помещений. Поговорим более подробно, что он из себя представляет, как его получают и где используют.

    Особенности материала

    Пенополиуретан (сокращенно – ППУ) – это вспененный полиуретан. Полиуретан, в свою очередь, представляет собой разновидность пластмассы, которую получают из других химических соединений. Как правило, их получают из других полимерных веществ, которые изготовлены из бензиновых фракций нефти (например, толуола). В отдельных случаях для производства используют масла растительного происхождения (соевое, рапсовое, подсолнечное, конопляное). Это более экологичный, но более дорогостоящий метод.

    Процесс производства пенополиуретана заключается в наполнении газом обычного полиуретана, пока он еще не затвердел. В результате этой процедуры доля газообразных веществ в смеси достигает 80 – 90%. Благодаря этому материал приобретает совершенно другие свойства, которые нехарактерны для обычного полиуретана. К ним можно отнести следующие.

    • Мягкость. Поскольку материал имеет пористую структуру, он относительно мягкий. Это позволяет использовать его в качестве набивки для мягкой мебели, игрушек, сидений автомобиля.
    • Теплоизоляция. Если в качестве газа-наполнителя использовать воздух, можно добиться того, что материал будет хорошо удерживать тепло. Это обусловило его широкое использование в строительстве в качестве теплоизолятора. Некоторые марки материала применяют даже в холодильном оборудовании.
    • Звукоизоляция. Благодаря пористой структуре пенополиуретан плохо проводит звуковые волны. Они задерживаются в микроскопических пузырьках воздуха, а затем ослабевают при прохождении перегородок между ними. Благодаря этому материал нашел широкое применение как звукоизолятор. Его используют в жилых домах, на производстве, в студиях звукозаписи.
    • Легкая промышленность. Твердые пенополиуретаны обладают высокой степенью прочности и малым весом. Из-за этого их широко используют в легкой промышленности. Так, из них изготавливают манекены, супинаторы для обуви с жесткой подошвой, пластмассовые игрушки.

    Выделяют несколько разновидностей пенополиуретана, каждая из которых обозначается уникальным буквенным сочетанием.

    • ST. Расшифровка аббревиатуры – стандартный. Обладает средней мягкостью. Таким буквосочетанием маркируют поролон.
    • HL. Так маркируют жесткий материал. Обладает повышенной жесткостью по сравнению со стандартным.
    • EL. Состав повышенной эластичности.
    • HS. Мягкий. Обладает повышенной мягкостью по сравнению с другими марками.
    • HR. Высокоэластичный. Обладает высокой мягкостью и растяжимостью, однако при этом сохраняет степень прочности, близкую к жесткому.
    • LR. Мягкий состав, который обладает так называемым «эффектом памяти» и долго сохраняет деформацию после физической нагрузки. Способен равномерно распределять нагрузку.
    • RTC. Сетчатый, или ретикулированный. Отличительная особенность – разрушение части стенок пузырьков с газом.
    • Повторного вспенивания. Изготавливается из переработанных пенополиуретановых отходов. Может принадлежать к одной из названных выше марок. Обладает несколько худшими качествами.

    Следует отметить, что буквосочетаниями марки чаще всего не ограничивают. Обычно к ним добавляют несколько цифр, которые делят продукцию на несколько подгрупп в рамках одной большой группы (например, ST 2535).

    Пенополиуретан могут выпускать в различных формах, которые зависят от марки материала. Наиболее распространены следующие:

    Технические характеристики

    Ниже представлена характеристика технических характеристик пенополиуретана.

    • Плотность. Этот параметр зависит от марки материала и может быть самым разным. Наименее плотные составы имеют плотность от 5 килограммов на 1 кубический метр. Из-за этого такой материал не способе выдержать большой вес. Жесткие смеси имеют плотность 45 – 50 килограммов на кубический метр. Такой пенополиуретан способен выдержать значительную нагрузку.
    • Жесткость. Этот параметр обозначает способность материала к сопротивлению деформации. Тут разброс тоже довольно большой – некоторые марки почти не прогибаются под нагрузкой, другие настолько эластичны, что длительное время сохраняют деформацию после воздействия большого веса. Измеряют параметр в Паскалях. Для замеров устанавливают силу, которая способна сжать материал не меньше, чем на 40%.
    • Горючесть. Большинство доступного сегодня к приобретению пенополиуретана согласно действующим в настоящее время пожарным нормативом имеет индекс горючести Г2 и индекс воспламенения В2. Это означает, что материал – умеренно горючий и умеренно воспламеняемый. На практике это проявляется в том, что пенополиуретан очень трудно поджечь и он очень быстро потухает, если огонь не воздействует постоянно.
    • Влагопроводность. У большинства марок материала этот параметр составляет от 1% до 3% от общей массы в сутки. Это считается высоким показателем (по сравнению с другими материалами). Иногда его понижают за счет пропитки техническим маслом растительного происхождения (например, касторовым).
    • Паропроницаемость. Коэффициент паропроводности большинства марок пенополиуретана составляет 50. Для сравнения, он равен 40 – 50 у большинства марок бетона. Таким образом, это очень хорошее значение.
    • Теплопроводность. Средний показатель теплопроводность для большинства марок составляет от 0,02 до 0,04. Это очень неплохие цифры, поэтому пенополиуретан широко используют в качестве утеплителя в строительстве.
    • Стойкость к химическому воздействию. Материал устойчив к большей части воздействий химического характера, за исключением воздействия концентрированных кислот, а также высокомолекулярных органических растворителей (например, ацетона).

    Таблица плотности и жесткости

    Ниже представлена таблица, в которой показано соотношение жесткости и плотности базовых марок пенополиуретана.

    МаркаПлотностьЖесткость
    ST (поролон)18 – 35 кг/куб.м.2,3 – 4,6 кПа
    HLДо 40 кг/куб.м.5,4 – 6,9 кПа
    EL16 – 32 кг/куб.м.2,3 – 5,2 кПа
    HS20 – 45 кг/куб.м.1 – 3,6 кПа
    HR30 – 55 кг/куб.м.2,8 – 4,2 кПа
    LR28 – 50 кг/куб.м.0,7 – 2,4т кПа
    RTC20 – 40 кг/куб.м.2,5 – 4,5 кПа
    Вторично вспененныйОт 60 кг/куб.м.5 – 7 кПа

    Виды ППУ

    Рассмотрим более подробно виды пенополиуретана, которые были перечислены ранее, а также некоторые другие.

    Жесткий

    Жесткий ППУ (HL) обладает следующими техническими характеристиками:

    • жесткость не больше 40 кг/куб.м.;
    • плотность от 5,4 до 6,9 кПа;
    • эластичность по откосу – 35 – 45%;
    • способность к растяжению без разрыва – до 120% от первоначального размера;
    • теплопроводность – до 0,03 Вт/м*с.

    Основная область применения – изготовление мягкой мебели, автомобильных сидений, игрушек.

    К достоинствам можно отнести:

    • довольно высокую прочность;
    • способность быстро восстанавливать форму;
    • среднюю мягкость;
    • низкая теплопроводность.

    Главный недостаток – низкая эластичность и малая способность к растяжению.

    Ретикулированный

    Ретикулированный, или сетчатый ППУ, имеет следующие технические характеристики:

    • жесткость не меньше 20 и не больше 40 кг/куб.м.;
    • плотность от 2,5 до 4,5 кПа;
    • эластичность по откосу – 35 – 45%;
    • способность к растяжению без разрыва – до 135% от первоначального размера;
    • теплопроводность – до 0,033 Вт/м*с.

    Материал имеет все преимущества жесткого ППУ, однако гораздо лучше растягивается. Это делает его более устойчивым к неблагоприятным механическим воздействиям.

    К недостаткам можно отнести более высокую по сравнению с другими разновидностями теплопроводность.

    Из-за особенностей структуры ретикулированный ППУ чаще всего применяют при изготовлении бытовых и промышленных фильтрационных устройств.

    Эластичный

    Эластичный ППУ (индекс EL) имеет следующие характеристики:

    • жесткость не меньше 16 и не больше 32 кг/куб.м.;
    • плотность от 2,3 до 5,2 кПа;
    • эластичность по откосу – 35 – 45%;
    • способность к растяжению без разрыва – до 150% от первоначального размера;
    • теплопроводность – до 0,025 Вт/м*с.

    Главное достоинство ППУ марки EL – очень высокая степень растяжимости. При применении к материалу физической нагрузки он способен растянутся еще на половину от своего первоначального размера, не разрываясь при этом. У EL очень хорошая теплопроводность, что позволяет использовать его в качестве теплоизолятора.

    Область применения EL – очень широкая. Но в первую очередь это тепло- и звукоизоляция, и изготовление мебели.

    Вспененный

    Вторично-вспененный ППУ обладает следующими техническими характеристиками:

    • жесткость не меньше 60 кг/куб.м.;
    • плотность от 5 до 7 кПа;
    • эластичность по откосу – 28 – 35%;
    • способность к растяжению без разрыва – до 110% от первоначального размера;
    • теплопроводность – до 0,035 Вт/м*с.

    Главное достоинство материала – его невысокая цена. Она обусловлена тем, что производят вторично вспененный ППУ из пенополиуретана, который уже был в эксплуатации или является отходами производства.

    Недостатков у материала немало. К ним можно отнести следующие:

    • слишком высокие жесткость и плотность;
    • низкая способность к растяжению;
    • высокая теплопроводность (пор сравнению с другими разновидностями ППУ).

    Вторично вспененный материал используют:

    • для изготовления спортивного инвентаря (в первую очередь матов);
    • для теплоизоляции;
    • для упаковки хрупких изделий;
    • в качестве набивки мягкой мебели.

    Интегральный

    Интегральный ППУ – это пенополиуретан, который сочетает в себе свойства сразу двух марок материала. Он может представлять собой жесткий ППУ, в который вмонтирован блок мягкого.

    Материал обладает следующими техническими характеристиками:

    • жесткость не меньше 100 и не больше 500 кг/куб.м.;
    • плотность от 4,5 до 8 кПа;
    • эластичность по откосу – 30 – 40%;
    • способность к растяжению без разрыва – до 110% от первоначального размера;
    • теплопроводность – до 0,045 Вт/м*с.

    Главные недостатки интегрального ППУ – относительно малая эластичность и высокая (по сравнению с другими видами ППУ) теплопроводность.

    Однако его плюсы вытекают напрямую из минусов. По причине относительно высоких жесткости и плотности, обеспечивающих низкую степень эластичности, материал хорошо поглощает вибрацию.

    Интегральный пенополиуретан используют:

    • для изготовления автомобильных и иных вибропоглотителей;
    • при производстве промышленных и бытовых фильтров;
    • в качестве набивки мебели, мягких игрушек, автомобильных кресел.

    Где используется

    Несмотря на широкий спектр применения, чаще всего пенополиуретан используют при изготовлении мягкой мебели и игрушек. Практически все марки ППУ подходят в качестве материала для их набивки. Исключение составляет ретикулированный (хотя иногда для набивки применяют его отбраковку). Из жестких разновидностей производят пластиковые мебельные пружинные блоки, ортопедические латы. ППУ часто набивают в подушки.

    ППУ часто подкладывают под сильно вибрирующие элементы какой-либо конструкции (кузова автомобиля, станка на производстве).

    Кроме того, ППУ часто используют в качестве теплоизолятора. Несмотря на то, что различные марки имеют разную теплопроводность, по этому параметру они превосходят большинство других строительных материалов.

    Пенополиуретан – неотъемлемый элемент звукоизоляции. Им обычно облицовывают звукозаписывающие студии. Также при необходимости с помощью этого материала можно организовать звукоизоляцию жилого дома или городской квартиры (что особенно актуально).

    Свойства и характеристики пенополиуретана его достоинства и недостатки

    О пенополиуретане, иначе, ППУ, слышали сегодня не только строители-профессионалы. Пожалуй, любой, кто задумывался об утеплении собственного жилища, рассматривал этот материал как один из неплохих вариантов. Ведь он не только эффективен, но и весьма удобен при монтаже – его достаточно просто напылить на нужное место. А долгий срок службы и отменное качество ППУ уже сделали его неким эталоном среди утеплителей. Разберемся, чем же так примечателен пенополиуретан, характеристики его рассмотрим, перечислим достоинства, а также выясним, нет ли у него недостатков.

    Что такое пенополиуретан и каким он бывает

    Материал этот представляет собой одну из разновидностей пластмассы. Он имеет ячеистую пенистую структуру, причем в составе пенополиуретана главенствует газообразное вещество – от 85 до 90 процентов. Газом заполнены многочисленные крохотные ячейки, изолированные друг от друга. Оставшиеся несколько процентов объема приходятся на твердую часть – тонкие стенки этих ячеек.

    Придумали пенополиуретан немецкие ученые из компании IG Farben, руководил которыми знаменитый Отто Байер. Впрочем, в те времена это имя еще не гремело. Итак, в лаборатории города Леверкузена после ряда экспериментов был получен новый материал, свойства которого оказались уникальнейшими. Стало ясно, что это вещество ждет масса возможностей для применения.

    Различные виды ППУ пользуются сегодня большим спросом – ведь их изготовить очень просто, причем сразу на строительной площадке. При этом два жидких компонента, смешиваясь, вступают в химическую реакцию. При соблюдении нужных пропорций синтезируется полимер, представляющий собой затвердевшую пену. Видоизменяя рецепт приготовления, можно получить пенополиуретаны, отличающиеся свойствами друг от друга. Одни из них подойдут для теплоизоляции окон и дверей, другие – для утепления домов из кирпича или железобетона, а третьи – для разнообразных трубопроводов.

    Видео. Процесс получения пенополиуретана

    Так, в зависимости от пропорции исходных веществ, мы получаем на выходе пенополиуретаны с ячейками различного размера, стенки которых имеют разную толщину и, соответственно, прочность. Перечислять все виды ППУ, которые можно получить изменением рецептуры, не станем. Остановимся на двух самых популярных материалах этой группы.

    1. Всем знакомый поролон, по-научному называющийся эластичным пенополиуретаном, имеет плотность от 5 до 35 килограммов на кубический метр. Этот материал встречается нам ежедневно в виде мочалок и губок, наполнителя кресел и диванов, подкладки в обуви и одежде, а также противоударной упаковки.

    2. Жесткий пенополиуретан не так давно стали применять при строительных работах. Но сегодня ученые уже могут сказать, что с ним будет лет через 30 или 50 – материал исследуется и испытывается. Кроме того, в некоторых лабораториях проводились опыты, при которых ППУ подвергался процедуре искусственного состаривания. И те, и другие результаты получились одинаковыми. Можно с уверенностью сказать, что утеплитель пенополиуретан не любит контакта с минеральными кислотами и органическими растворителями. А вот воды и нефтепродуктов он совершенно не боится.

    У нас в стране используется достаточно большое количество марок жестких ППУ – порядка 30. Применяют их как по отдельности, так и в различных комбинациях друг с другом. Всё зависит от целей применения – это может быть утепление дома, защита его от шума, создание изолирующего слоя на холодильном оборудовании. Такие широкие возможности применения данный материал получил благодаря своим чудесным свойствам.


    Распыление пенополиуретана по утепляемой поверхности.

    О технических характеристиках ППУ

    Говорить мы будем о жестких пенополиуретанах – именно их используют во время строительных работ. Они отменно держат тепло, практически не пропускают пар и воду, не боятся коррозии, радиации и агрессивной химической среды. Кроме того, они весьма прочны, выдерживают большие температурные перепады и погодные катаклизмы.

    Теплопроводность ППУ

    Свойства ППУ как теплоизолятора зависят от того, какого размера составляющие его ячейки. Теплопроводность жестких пенополиуретанов лежит в пределах от 0,019 до 0,035 ватта на метр на Кельвин. Чтобы было ясно, что это отличный показатель, приведем примеры сравнения. У керамзитового гравия этот параметр составляет от 0,12 до 0,14 ватта на метр на Кельвин, а у газостекла и пеностекла – целых 0,84 ватта на метр на Кельвин. Уступают пенополиуретану и минеральные ваты с теплопроводностью 0,045- 0,056 ватта на метр на Кельвин.

    Шумопоглощающая способность ППУ

    Поглощение материалом шумов определяется несколькими параметрами: эластичностью, способностью пропускать воздух, а также толщиной изоляции и ее демпфирующими свойствами. Так, для пенополиуретана способность задерживать звуки зависит от того, насколько жесткий каркас материала и какова частота звуковых колебаний. Важна и сила трения, возникающая при переносе частиц между соседними ячейками, а также поглощение звуковых волн воздухом из ячеек. Путем экспериментов выяснено, что лучше всего защищает от шума ППУ полу эластичного типа.

    Отношение к химическим средам

    По отношению к агрессивным химическим веществам пенополиуретан более устойчив, чем пенополистирол. ППУ не могут разрушить едкие химические пары (концентрация которых не превышает допустимую). Не боится данный утеплитель и бензина, масел, спиртов, разбавленных кислот и пластификаторов. Достаточно стойко он относится и к эфирам с кетоками. Даже концентрированная кислота не всегда способна его повредить.

    Если нанести слой ППУ на металлическую поверхность, то она не поржавеет. Ведь при этом сработает тройная защита – как сам полиуретан, так и две пленки, снаружи и внутри, возникающие при полимеризации материала. Одна из пленок будет прилегать к металлу, а вторая – контактировать с внешней средой. В зависимости от марки ППУ защитный слой может быть более или менее эффективным.

    Влагопоглощение ППУ

    Впитывание влаги данным материалом одно из самых низких – за сутки оно может достигать от 1 до 3 процентов от первоначального объема. Этот показатель зависит от рецепта приготовления ППУ. Чем плотнее утеплитель, тем меньше воды он способен вобрать в себя. А еще повышают водостойкость специальные вещества, вводимые в состав пенополиуретана. Одним из таких гидрофобизаторов, уменьшающим поглощение влаги в 4 раза, является обычное касторовое масло.

    Горючесть пенополиуретана

    Пенополиуретаны могут относиться к трем группам: С (самозатухающие), ТС (трудносгораемые) и ТВ (трудно воспламеняющиеся). Как видите, горючесть пенополиуретана достаточно низкая. А повысить его огнестойкость помогает либо введение специальных добавок, либо изменение химической формулы рецепта. Второй вариант дороговат, поэтому чаще используют метод введения наполнителей. Это могут быть соединения фосфора, а также галогены. Можно на обычный пенополиуретан нанести лишь тоненький слой огнестойкого ППУ, содержащего добавки. В производственных помещениях, где опасность пожара велика, такое покрытие, нанесенное из двух слоев будет вполне уместно.

    Видео. Горит ли пенополиуретан – тест на горючесть

    Плотность ППУ

    Плотность данного утеплителя варьируется в пределах от 30 до 80 килограммов на кубический метр. Этот показатель напрямую зависит от того, какой технологией пользовались при производстве материала. В принципе, это и неплохо – при утеплении могут потребоваться и более жесткие, и более мягкие материалы. Всё зависит от конкретной задачи. Поэтому иной раз можно получить существенную экономию, применив более дешевый ППУ меньшей плотности.

    Долговечность ППУ

    Срок службы пенополиуретана заявляется изготовителями не меньше, чем лет 20-30. Но уже есть данные, говорящие о том, что реальные цифры гораздо больше. В американских, немецких, шведских и японских городах сейчас идет демонтаж зданий, построенных в семидесятые годы прошлого века. При их возведении для утепления использовался пенополиуретан. Изучив его образцы, взятые с труб, стен и крыш, специалисты сделали вывод, что материал остался неизменным по всем параметрам. Изолированными остается девять десятых всех ячеек, позволяя по-прежнему хорошо сберегать тепло. Химическое состояние также не изменилось. И лабораторные, и промышленные испытания в унисон подтверждают это.

    Экологическая безопасность и влияние на человека

    После 10 – 20 секунд, во время которых материал твердеет, пенополиуретан становится абсолютно безопасным. Если его нагреть до температуры более 500 градусов, то начнется выделение двух газов: углекислого и угарного. Но если на место ППУ поставить дерево или каучук, то при той же температуре они окажутся более опасными. Опыты на мышах подтвердили это.

    Таблица свойств пенополиуретана

    ПараметрыМинимальные и максимальные значения
    Теплопроводность, Вт/м на Кельвин0,019 – 0,035
    Плотность, кг/мот 26 до 300
    Напряжение при котором материал начинает разрушаться, МПапри сжатии от 0,15 до 1,0
    при изгибе от 0,35 до 1,9
    Водопоглощение, % от объемаот 1,0 до 5,0
    Группа горючести материалаГОСТ-12.1.044 (трудногорючие)

    О плюсах ППУ

    Рассуждая не об абстрактных технических характеристиках пенополиуретана, а о его конкретном применении, можно выделить следующие плюсы данного утеплителя:

    1. ППУ отлично «прилипает» к любым материалам, будь то кирпич, стекло, дерево, бетон или металл. Форма поверхности, ее отклонение от прямизны значения не имеют. Благодаря хорошим адгезирующим свойствам нет необходимости мудрить с устройством дополнительного крепежа. Кстати, и плоскость перед напылением обрабатывать ничем не нужно.


    ППУ обладает отличной адгезией по отношению практически ко всем строительным материалам.

    2. Этот утеплитель делается прямо на месте, а объем исходных компонентов минимален. Поэтому расходы на транспорт низкие.

    3. Пенополиуретан отличается необыкновенной легкостью, он не утяжеляет поверхности. При теплоизоляции крыши это очень важно.

    4. При нанесении слоя ППУ мы не только утепляем стены и перегородки, но и делаем их более прочными.

    5. Пенополиуретановое покрытие не реагирует на потепление и похолодание в течение года. Оно прекрасно себя чувствует при температурах от минус 200 до плюс 200 градусов по Цельсию.

    6. В отличие от панельного и листового утепления, данный вид теплоизоляции является единым целым, плотно облегающим конструкцию. Нигде ни стыка, ни маленького шва, куда может задуть холодный ветер.


    Инсталлировать ППУ можно куда угодно и без применения крепежных элементов.

    О минусах ППУ

    Статья эта отнюдь не рекламная, поэтому перечислим и отрицательные свойства пенополиуретана. Впрочем, их совсем немного, точнее, два.

    1. Негативное воздействие ультрафиолетового излучения может привести к быстрому износу материала. Чтобы не допустить деструкции утеплителя, надо обязательно предусмотреть его защиту. В этом качестве может послужить, штукатурка, различные панели или обыкновенная краска, которая не только от солнца оградит, но и сделает поверхность ППУ более привлекательной.

    2. Как уже упоминалось, пенополиуретаны считаются трудногорючими материалами. По классификации они имеют группу горючести Г-2. Это значит, что при воздействии высокой температуры возгорания не произойдет, но утеплитель начнет тлеть. Этот процесс мгновенно прекратится, как только материал будет охлажден. Но там, где поверхность слишком сильно нагревается либо может загореться, ППУ применять всё же не стоит.

    Видео. Утепление пенополиуретаном и его характеристики

    Ссылка на основную публикацию