Что такое пенополиуретан

Что такое пенополиуретан?

         Жесткие  пенополиуретаны (ППУ) являются одними из наиболее распространенных строительных материалов в Мире. Эти легкие, но достаточно прочные пенопласты обладают очень низкой теплопроводностью (0,02 - 0,04 Вт/м.К), малой паропроницаемостью, высокой адгезией к бумаге, металлу, древесине, бетону, газобетону,  штукатурке и рубероиду.

         Пенополиуретан  (ППУ) является неплавкой термореактивной пластмассой с ярко выраженной ячеистой структурой. Только 3% от объема пенополиуретана занимает твердый материал, образующий каркас из ребер и стенок. Эта кристаллическая структура придает материалу механическую прочность. Остальные 97% объема занимают полости и поры, заполненные газом с чрезвычайно низкой теплопроводностью, причем доля замкнутых пор достигает 90-95%.

          Механизм образования ппу исключительно сложен, поскольку очень быстро увеличивается в объеме при одновременном повышении температуры и вязкости. Полный цикл вспенивания составляет 10-40 сек., затем подъем пены прекращается, и жидкая фаза переходит в твердую.

         ППУ получают из жидких компонентов, дозировка и смешение которых не представляют труда. Поэтому пенопласты с одинаковой легкостью изготавливают как на промышленных предприятиях, так и непосредственно на месте применения. Реакции вспенивания и отверждения протекают настолько быстро, что уже через несколько минут после изготовления изделие готово для дальнейшего применения.

 ППУ образуется в результате реакции двух жидкостей: полиола («А») и изоцианата («Б»).:

1) полиольного компонента (компонент А), содержащего полиолы, катализаторы, стабилизаторы и вспениватель,
2) изоционатного компонента (компонент Б), содержащего полимерный дифенилметандиизоционат (ПМДИ).

      Компонент «А» является гидроксилсодержащей жидкостью, создающей полимерную основу пенополиуретана. Он имеет цвет от светло - желтого до темно-коричневого и состоит из смеси нескольких химических соединений, таких как полиэфиры, эмульгаторы, вспенивающие и стабилизирующие реагенты. Компонент «Б» представляет собой смесь 50-60% дифенилметандиизоцианата и полизоцианата с объемной долей изоцианатных групп не менее 30%. По внешнему виду это темная жидкость со специфическим запахом. При получении пенополиуретана методом напыления, в зависимости от состава исходного сырья, образование продукта происходит уже через 2-8 секунды с момента смешения компонентов «А» и «Б».

           На основе полиуретанов изготавливают эластичные, полужесткие и жесткие материалы; полиуретаны перерабатывают практически всеми существующими  технологическими методами - экструзией, прессованием, литьем, заливкой, напылением и т.д.; на основе полиуретанов получают абсолютно все известные типы материалов  и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные и другие в виде плит, листов, блоков, профилей, волокон, пленок и т. д. Наконец, изделия и конструкции на основе полиуретанов используют во всех без исключения отраслях промышленности.

            В строительстве ППУ шире всего применяют в качестве теплоизоляционных материалов и реже - конструкционных. Повышение качества теплоизоляции зданий при применении ППУ обеспечивает экономию средств на отопление. Так, по теплоизоляционным свойствам слой ППУ толщиной 25 мм эквивалентен слою кирпича толщиной 0,52 м, гранита толщиной 2,5 м. Испытания в жилых помещениях показали, что затраты на отопление здания со специальной теплоизоляцией (из ППУ) более чем на 90 % ниже по сравнению с энергозатратами для обычных жилых зданий. Исследования экономической эффективности утепления промышленных зданий показали, что использование для этой цели даже сравнительно тонкого слоя пенополиуретана позволяет снизить тепловые потери на 70 %.

            Пенополиуретан  идеально подходит для ремонта поврежденных кровель (с любым углом наклона) старых зданий с недостаточной теплоизоляцией. Как показывает опыт, например, при покрытии кровли методом напыления ППУ, экономия времени по сравнению с традиционными методами, составляет до 80 %, а экономия денежных средств - до 50 %.  Благодаря технологическим свойствам  , пенополиуретан идеально подходит для утепления чердаков, внутренней стороны крыш (прекрасно ложится даже на вертикальную поверхность), а также на вертикальных строительных элементах, таких как стены и  фасады. Кроме того, ППУ - идеальное средство изоляции пола.

             Пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он плавится только в зоне открытого воздействия пламени.  Разветвленная ячеистая структура ппу использовалась в военной авиационной промышленности для облегчения конструкций и защиты топливных систем боевых самолетов от возгорания и взрыва при их поражении.

            В строительстве жесткий ППУ применяется главным образом в виде блоков и панелей (сэндвич-элементов) с облицовками из металла, рубероида, штукатурки или любых других плоских, профилированных листовых материалов. Вот уже около 30 лет в Великобритании строят одно- и двухэтажные коттеджи со стенами и перегородками из сэндвич-панелей с внутренним слоем из жесткого ППУ. Изнутри стеновые панели покрыты слоем штукатурки толщиной 10 мм, а снаружи облицованы асбоцементными листами толщиной 6 мм, на которые можно легко напылять композицию на основе декоративной крошки и эпоксидной смолы. Внутренний слой представляет собой жесткий ППУ плотностью 40 кг/куб.м и толщиной 75 мм. Эти дома имеют стальной каркас, так что панели служат лишь обшивкой.

            Во Франции и некоторых других европейских странах пенополиуретановыми блоками тепло- и звукоизолируют одноэтажные коттеджи и дачные домики (типа бунгало). Блоки ППУ приклеивают изнутри к деревянным или кирпичным стенам. Затем ту сторону панели, которая обращена внутрь помещения, покрывают штукатуркой.

            В Норвегии с середины 70-х годов освоено строительство жилых домов с несущими стенами и перегородками из сэндвич-панелей, облицованных штукатуркой.

             В Бельгии для домостроения выпускают пенополиуретановые панели, которые снаружи облицовывают керамической плиткой под кирпич красного, желтого, коричневого и белого цветов. Плитку прикрепляют к панели композицией на основе песка и полиуретанового связующего. С внутренней стороны панели облицованы плитами толщиной 6 мм из водонепроницаемого огнеупорного материала.

              Блоки ППУ позволяют решить проблему ликвидации влаги, конденсируемой на стенках непроветриваемых помещений. Эти панели можно использовать также для внутренней тепло- и звукоизоляционной обшивки стен, не имеющих воздушной прослойки (внутренняя поверхность может быть оклеена картоном, шпоном, бумагой, стеклотканью), а также для утепления гаражей, складских помещений, теплиц, коровников, свинарников и пр.

             Хорошо известно, что максимальная утечка тепла из зданий происходит через стены и крыши. Именно эти элементы целесообразнее всего изолировать с помощью пенопластов. Жесткий ППУ чрезвычайно эффективен в качестве материала для утепления крыш. Применяемые для этого панели должны выдерживать вес человека. Обычно панели из ППУ накладывают на плоские бетонные или стальные настилы крыш, покрытые асфальтом или битумом. Применение для теплоизоляции крыш пенополиуретановых панелей толщиной 25-60 мм позволяет экономить не менее 40 % энергии, затрачиваемой на отопление. Кровли старых и вновь сооружаемых зданий можно изолировать также напылением вспенивающейся полиуретановой композиции. Напыление жесткого ППУ производится непосредственно на месте применения, слой пены схватывается практически мгновенно. При этом вся поверхность крыш оказывается закрытой сплошным водонепроницаемым слоем жесткого пеноматериала. Этот метод широко используется в США и Канаде. Поскольку ППУ обладают недостаточной светостойкостью, пенопластовые кровельные покрытия предохраняют от воздействия УФ-излучения и возможного возгорания. Для этого пенопласт сверху полностью закрывают гибкой пленкой, листовым металлом, бетоном или, в крайнем случае, наносят лакокрасочное покрытие.

В Голландии крыши новых зданий утепляют жестким ППУ, покрывая его снаружи рубероидом, а панели из ППУ и фанеры широко применяют для изготовления полов в фургонах и трейлерах.

В Великобритании с помощью ППУ решили важную проблему ремонта старых зданий, производя заливку жидкой вспенивающейся композиции в пространство между кирпичными стенками; пенопласт плотно соединяет два слоя кладки и дополнительно обеспечивает теплоизоляцию зданий. Применение ППУ значительно сокращает время и снижает стоимость ремонта обветшалых зданий. Этот метод также используется для упрочнения и герметизации стен многоквартирных жилых и общественных зданий. В ряде случаев полости пустотелых стен заполняют измельченными отходами пенопластов вместо того, чтобы заливать туда жидкую композицию.

Важная задача в строительстве - герметизация стыков между строительными блоками, т.к. стыки являются наиболее уязвимым местом в зданиях. ППУ зарекомендовал себя как прекрасный материал для герметизации стыков, поскольку он обладает атмосферо- и влагостойкостью, имеет отличные тепло- и звукоизоляционные свойства, высокую адгезию к бетону и другим строительным материалам, хорошую устойчивость к многократным сезонным и суточным температурным деформациям стыков.

Блоки  и панели из ППУ не теряют своих теплоизоляционных и  прочностных свойств при эксплуатации при температурах от минус 60 до плюс 100 градусов С. Скорость  старения жестких ППУ , как и других полимерных материалов, во многом зависит от температуры. В ходе лабораторных испытаний на старение было установлено, что при температуре ниже 70 градусов С скорость старения ППУ резко снижается. При этом чувствительность ППУ к температурному старению в значительной степени зависит от исходной температуры. В научно-исследовательском институте теплоизоляционных материалов (Мюнхен, ФРГ) подвергли испытаниям три кровельные конструкции, утепленные жестким ППУ (слой утеплителя составлял на одной конструкции 60 мм и 30 мм на двух других, кажущаяся плотность ППУ 30-35 кг/м³). Как следует из данных этих испытаний, после 10-летней эксплуатации ни теплопроводность, ни влагосодержание пенопластов практически не увеличились. В Германии, США, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают с труб образцы ППУ, залитого в 70-ых годах прошлого века и корректно формулируют - «свойства не изменились». Нет химических причин для разрушения правильно сделанного ППУ. Более 97 % ячеек ППУ замкнуты, то есть представляют собой пластиковые капсюли, заполненные углекислым газом. ППУ строительного назначения паро-, газо-, водонепроницаемы.

 Таким образом , о жестком ППУ можно сказать, что он в буквальном смысле выдержал испытание временем.