Список тематических статей

Пенополиуретан

Что такое ППУ

Известные пенополиуретаны по различным классификациям относятся к полимерам, реактопластам, пенопластам (газонаполненным пластикам). Основное назначение ППУ, как и других вспененных пластмасс – это теплоизоляция. Количество газов в пенополиуретане обычно составляет 85-90 процентов, что говорит о большем удобстве и экономической целесообразности получать ППУ теплоизоляторы непосредственно по месту строительных работ, вместо того чтобы транспортировать готовый материал.

Этот вспененный полимер по химической природе является производным двух компонентов. Один из них включает многочисленные гидроксильные группы (ОН), то есть является многоатомным спиртом. Второй компонент, связывающий ОН-группы, называется изоцианат. В общем виде формула изоцианата выглядит так: R-N=С=О, где R – органический радикал.

Обычно и полиолы, и изоцианаты являются жидкостями.

По своим физико-механическим свойствам ППУ разделяется на следующие виды, определяющие его возможное использование:

- жесткий (или интегральный);

- мягкий.

Жесткий материал будет подробно рассмотрен ниже. Что касается мягкого ППУ или поролона, то он чаще всего используется в качестве наполнителя для мягкой мебели и прочих изделий, используемых в быту. Поролон, в зависимости от марки, обладает плотностью от 5 до 40 кг/куб. м.

Рис.1. Применение поролона в пляжных матрацах

Получение пенополиуретана

Синтез ППУ, как было сказано ранее проходит в ходе реакции полиола и полиизоционата. Такой процесс относится к реакциям поликонденсации, в результате которой выделяется побочный продукт. В случае с ППУ этим продуктом является углекислый газ СО2. Газ не удаляется из вязкой среды образующегося полимера, а формирует пузырьки внутри него. Таким образом получается вспененная структура пенополиуретана.

ППУ в зависимости от марок используемого сырья, соотношения компонентов, условий получения и т.п. может быть жестким и мягким, а также различной плотности. Известно, что тонна исходных компонентов дает порядка 20 куб. метров ППУ плотностью около 50 кг/м3. Такой объем готового теплоизолирующего материала всего из 4-5 бочек сырья обусловливает широчайшее применение ППУ в современном строительстве.

Тем не менее, пенополиуретан получают и в заводских условиях. Чаще всего жестким ППУ изолируют стальные или пластиковые трубопроводы и фитинги, а мягкий пенополиуретан идет на производство мебели. В этом случае используют заливочные машины высокого давления. Компоненты поступают под давлением в специальную головку, где смешиваются и с высокой скоростью впрыскиваются в специальную форму. Таким образом происходит одновременный синтез полимера и придание ему нужной формы.

Основным параметром качества вспененного ПУ, как и любого другого аналогичного материала, является плотность. Она должна соответствовать нормативной документации и быть равномерной по объему заводского изделия. Также очень важно распределение размеров пор. Они не должны быть слишком большими или же резко отличаться по размеру друг от друга. Эти параметры на современных предприятиях контролируются лабораторно.

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.

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.

Напыление пенополиуретана

В случае, если компоненты ППУ в процессе впрыска перешиваются не только между собой, но и с воздухом, происходит процесс напыления пенополиуретана. В процессе смешения получается аэрозоль, состоящая из микрокапель, она попадает на поверхность и ложится слоем ППУ.

В отличие от напыления, при заливке ППУ компоненты смеси перемешивают только между собой, без воздушной среды.

Для получения тепло- и гидроизоляционных покрытий напыление вспененного полимера является одной из лучших технологий. Пенополиуретан может образовывать покрытия на поверхностях любой формы, он прекрасно ложится на различные материалы и дает возможность работы с разными задачами и разными исходными элементами конструкции зданий и сооружений.

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

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.