Сегодня пенополиуретан широко известен не только специалистам строительной сферы, но и широкому кругу потребителей. Многим из нас этот материал наверняка знаком. Любой владелец дома кто хотя бы однажды рассматривал вопрос утепления — гарантированно слышал о пенополиуретане и рассматривал его в качестве одного из вариантов теплоизоляции. Напыление вспененного полиуретана получило весьма широкое распространение и применяется практически повсеместно – являясь своеобразным стандартом качества и долговечности. Итак, что же такое Пенополиуретан или как его еще сокращенно называют ППУ – по своей структуре это пористый мелкоячеистый материал, относящийся к группе пластмасс который по своей структуре на 85-90 процентов состоит из газовой сферы. Впервые он бы разработан в лаборатории компании IG Farben (в Леверкузене) группой ученых под руководством тогда еще мало известного Отто Байера. Синтезированный материал обладал набором уникальных весьма интересных физико-технических свойств, которые пророчили ему грандиозное будущее.
Распространение полиуретанов в различных областях
И действительно соединения основанные на полиуретане применяются в современном мире весьма широко: производство мебели, формовка авто кресел, производство лепнины, наполнение мягких детских игрушек, хладоизоляторы в промышленных холодильниках, наполнители для подушек и иных сферах. Полиуретан и его разновидность пенополиуретан – обладали целым рядом интереснейших потребительских свойств, которые находили свое применение в различных областях человеческой деятельности…
Внимание же строительной отрасли ППУ сразу привлек благодаря своим выдающимся теплоизоляционным характеристикам (0,019 — 0,03 Вт/(м·K)) которые наряду с уникальными свойствами адгезии практически к любым поверхностям включая: кирпич, древесину, бетон, стекло, металл, бумагу, различные лакированные покрытия — делают данный утеплитель одним из самых популярных и востребованных как строительными компаниями, так и рядовыми потребителями.
Характеристики и свойства вспененного полиуретана
Рассматривать характеристики пенополиуретана в отрыве от его строения было бы не совсем корректно – в связи с этим целесообразно начинать рассмотрение ППУ с вопроса химического строения данного утеплителя. Для промышленного производства пенополиуретана используется нефтехимические соединение полиола и полиизоционата (так же широко известных как компонент А и компонент Б).
При прохождении химической реакции полимеризации на концах молекулярных групп появляются короткие звенья идентичных и однородных полимеров. В зависимости от скорости прохождения химической реакции различается и длинна цепи, от которой собственно во многом и зависят конечные свойства получаемого пенополиуретана. Условно вспененный полиуретан или ППУ можно разделить на две значительные группы: — мягкие пенополиуретаны – которые в основном применяются в легкой промышленности а так же в качестве наполнителей для мебели. — твердые ППУ плотностью от 35 кг/м3 которые как раз и нашли самое широкое применение в строительной сфере.
С основными характеристиками твердых пенополиуретанов применяемых в строительстве в качестве акустической и теплоизоляции более детально Вы можете ознакомиться в следующей таблице:
| Показатели | Вилка величин |
| Плотность, кг./м. Требуемое напряжение для разрушения структуры ППУ, не менее Теплопроводность, Вт/м*К, не более. Кол-во закрытых пор в структуре материала (на см3), не менее Водопоглощение, % объема Группа горючести материала |
35..150 при сжатии 0,15..1,0 МПа; при изгибе 0,35..1,9МПа 0,019..0,03 85-97 1,2..2,1 ГОСТ-12.1.044 (трудногорючие) |
Практические аспекты использования ППУ
Если акцентировать внимание не просто на характеристиках пенополиуретана, а на практическом аспекте использования данных свойств то можно назвать следующие сильные стороны данного утеплителя:
— За счет малой массы ппу не создаст дополнительной нагрузки на утепляемые поверхности, что особенно актуально при проведении кровельных теплоизоляционных работ.
— Наносимый слой пенополиуретана придает дополнительную механическую устойчивость поверхностям, на которые осуществлялось напыление.
— Он не восприимчив к значительным сезонным перепадам температур и может успешно функционировать в большом диапазоне температур. От минус двухсот до плюс двухсот градусов по Цельсию.
— С применением данного утеплителя достигается полностью изолированная монолитная поверхность без стыков и швов, которые так свойственны листовым и панельным теплоизоляционным материалам.
— ППУ обладает исключительной долговечностью – подтвержденной практическим опытом его многолетнего использования.
— Он не восприимчив к агрессивным средам и микроорганизмам, что делает его актуальным для использования в сложных и особо сложных окружающих условиях.
Безусловно, это не все положительные аспекты Пенополиуретана – профессионалы строители без особого труда назовут еще не один десяток пунктов, но это тема уже отдельно взятой статьи всецело посвященной вопросу рассмотрения свойств ППУ теплоизоляции!
Области применения пенополиуретана
Пенополиуретан самым широким образом применяется при работах по утеплению как жилых многоквартирных домов, где он используется в качестве среднего слоя теплоизоляционных конструкций так и при утеплении загородных домов, коттеджей, ангаров, складов и других объектов – где, как правило, применяются технологии напыления пенополиуретана.
При этом напылением ППУ достигается не только экономия средств на транспортных расходах, но еще и удается достигнуть полностью монолитного теплоизоляционного слоя. Наносимый по такой технологии вспененный полиуретан – создает по всей наносимой поверхности идеальный тепло шума изоляционный барьер!
В отличие от всевозможных утеплителей в виде плит и рулонов нанесенному по такой технологии материалу не свойственны расхождения стыков и неровность прилегания – что положительно сказывается на общей эффективности теплоизоляции конструкций. Так же стоит отметить, что наносимой поверхности придается дополнительная механическая устойчивость – что особенно актуально при кровельных теплоизоляционных работах, а также при утеплении ангаров.
Экономический аспект применения ППУ теплоизоляции
Рассмотрим вопрос утепление дома пенополиуретаном с позиции рядового потребителя. Тут получается не совсем однозначная картина – то есть с одной стороны ППУ теплоизоляция дома обходиться дороже некоторых конкурирующих материалов. Тем не менее если при выборе утеплителя руководствоваться не только ценовым фактором, но учесть и прочие сопутствующие аспекты — такие как срок службы, экологичность, монолитность и низкая проводимость получаемой теплоизоляции. То выходит что выбор пенополиуретана аргументировано, оправдан и целесообразен.
И все-таки однократно затратившись на комплексное утепление дома пенополиуретаном в последующем вы больше не будете обеспокоены этим вопросом – так как срок службы данного утеплителя, подтвержденный лабораторным испытаниями составляет более 50 лет. В домах и зданиях где проводились комплексные теплоизоляционные работы расходы в отопительные сезоны удалось снизить более чем в 2 раза. А в жаркое время года наблюдается значительная экономия электроэнергии затрачиваемой на поддержания комфортных условий проживания. Таким образом первоначальные затраты на утепления дома полностью окупятся уже через один, максимум два отопительных сезона – в дальнейшем же за счет снижения затрат будет наблюдаться завидная регулярная экономия финансовых средств.
Слабые стороны пенополиуретана
Минусов у пенополиуретана не так много – но они все-таки есть, хотя во всевозможных рекламных проспектах о них обычно ненавязчиво умалчивают. Одним из нюансов химического строения пенополиуретана является то, что оно склонно к ускоренной деструкции под воздействием прямых ультрафиолетовых лучей – что, безусловно, сказывается на сроке эксплуатации материала. Данная проблема имеет весьма простое и логичное решение – при проведении наружных теплоизоляционных работ ППУ нуждается в нанесении защитного слоя. Лаконичным решением может являться обычное окрашивание поверхностей, которое к тому же придает дополнительный эстетичный вид. Еще одним моментом использования ППУ является группа горючести Г-2, пенополиуретан относиться к классу трудногорючих материалов. Под воздействием высоких температур наружная поверхность структуры пенополиуретана тлеет – поэтому данный утеплитель нельзя применять для изоляционных работ в тех местах, которые подвержены воздействию крайне высоких температур и открытого пламени. При удалении источника высоких температур – тление наружного слоя ППУ моментально прекращается.
Выводы
Как мы видим перечень достоинств Пенополиуретана гораздо объемней и шире его слабых сторон, которые по большей части можно списать на нюансы и специфику применения данного утеплителя. Безусловно, именно качественное превосходство совокупности всех потребительских свойств и сыграло ключевую роль в становлении Пенополиуретана своеобразным золотым стандартом качества и надежности теплоизоляции!
Пенополиуретан – мифы и реальность
Объемы применения пенополиуретана (ППУ) для теплоизоляции различных объектов непрерывно растут. С 1999 г. по 2016 г. потребление компонентов для ППУ в России выросло почти в 5 раз.
Применение ППУ могло быть и более широким, если бы не существующие мифы и просто неверная информация о ППУ. Опрос, проведенный компанией «AGK» на строительных площадках, базах и супермаркетах стройматериалов показал: у 1500 опрошенных относительно ППУ имеются следующие мнения:
1. ППУ — горючий материал — 56%.
2. ППУ выделяет токсичные вещества — 73%.
3. ППУ впитывает влагу, как губка — 22%.
4. ППУ со временем темнеет и отваливается -17%.
5. ППУ — хороший утеплитель, но дорогой — 9%
6. Ничего не знают о свойствах ППУ -15%.
7. Отличный утеплитель — 2%.
На вопрос, откуда им это известно, опрошенные (кроме п. 6 и п.7) ответить затруднились. Попытаемся разобраться с каждым мнением.
1. ППУ — горючий материал
Все основные системы ППУ, как известно — трудногорючие материалы, т.е. являются стойкими к воздействию открытого пламени и теплового излучения: группа горючести Г2, ГЗ по ГОСТ 12.1.044-89. К этой же группе относятся ВСЕ утеплители, включая пенопласты, пенополистиролы, вспененные полиэтилены и т.д. Исключение составляет негорючий утеплитель на основе базальтового волокна, но он отличается повышенной гигроскопичностью. Ещё один негорючий утеплитель — керамзит. Однако, сфера его применения достаточно ограничена и для получения ощутимого эффекта теплоизоляции необходим слой керамзита минимум в 30 см. Получается, что ППУ — такой же умеренно горючий материал, как и все остальные, но, в отличие от пенополистирола, ППУ в своём составе имеет антипирен, который не даёт пламени распространяться и переводит ППУ в разряд самозатухающих материалов. Проще говоря, есть сторонний источник огня — ППУ горит, нет источника огня — ППУ не горит. ППУ получают из двух компонентов — полиольного компонента А (содержит полиолы, стабилизаторы, катализаторы и вспениватель) и изоционатного компонента Б. До 2003 года компонентъ «А» не имели в своём составе антипирена — трихлорэтилфосфата (ТХЭФ), т.к. это уменьшало срок хранения компонента. Он поставлялся с компонентом «А» отдельно и бригада по напылению должна была добавлять ТХЭФ в компонент «А» непосредственно перед его использованием. Таким образом, противопожарные свойства теплоизоляции зависели от исполнителей. Бригаде по напылению выгоднее было вообще не добавлять антипирен в компонент «А», т.к. тот замедляет, хотя и незначительно процесс вспенивания ППУ. При этом расход компонентов увеличивается, и, соответственно, увеличивается себестоимость работ. В результате помещение, обработанное изнутри ППУ без антипирена или с его недостаточным количеством, могло загореться при проведении электросварочных работ, неправильном обращении с открытым огнем и проч. В настоящее время таких компонентов уже не существует. Современные компоненты «А» в своём составе имеют эффективные антипирены, которые делают ППУ самозатухающим, т.е. негорящим вне пламени стороннего источника огня.
горение ппу видео
2. ППУ выделяет токсичные вещества
Вообще говоря, вредные вещества в какой-то мере выделяют все предметы, изготовленные из пластмассы. Ни для кого не секрет, что даже в нормах Санэпидемнадзора установлено минимальное количество вредных веществ, которое считается безопасным для здоровья. Например, знакомый всем запах новой машины -это вредные летучие химические соединения, которые некоторое время испаряются из пластмассовых деталей. Недорогая мебель выделяет токсичный формальдегид, т.к. в ДСП содержится большое его количество. Плиты ОСП, которые используют для обшивки стен в каркасном домостроении, ещё токсичнее, т.к. формальдегида в них больше. Абсолютно экологически безопасными могут считаться лишь природные материалы: камень и дерево, необработанное антисептиками. Среди утеплителей лидером по экологичности является минвата, т.к. сама она не выделяет летучие химические вещества. Зато она выделяет всё тот же формальдегид, содержащийся в склеивающей основе, которая позволяет волокнам какое-то время сохранять свою форму. К тому же, минвата — аллерген. Поэтому она запрещена для использования в детских и дошкольных учреждениях. Что касается ППУ, то факт выделения летучих химических веществ ранее действительно имел место. Бывало, что характерный запах сохранялся в помещении после напыления ППУ в течение нескольких недель. Причина этому — уже снятый с производства компонент «А». Современные компоненты не имеют высоколетучих эфирных фракций и при проверке через трое суток после нанесения ППУ, никаких вредных веществ в помещении не обнаруживается. В течение двух-трёх суток, в зависимости от толщины слоя, ППУ освобождается от небольшого количества остаточных реакционных газов и после этого экологически абсолютно безопасен.
3. ППУ впитывает влагу как губка
Для определения способности материала впитывать влагу применяется метод насыщения образца водой и контрольных взвешиваний «до» и «после». Для сравнения гигроскопичности различных материалов нужно взвесить образцы испытуемых материалов, затем поместить их в камеру над струёй пара, а через определенное время извлечь их оттуда и еще раз взвесить. Результаты испытаний:
| Материал | Плотность, кг/куб.м. | Насыщение влагой. % | |
| 1 | Минвата | 15 | 15-18% |
| 2 | Пеноизол, Экопен | 15 | 12-13% |
| 3 | Пенополистирол | От 15 до 30 | 9-10% |
| 4 | ППУ, Пеноплэкс | От 20 до 35 | 5-7% |
| 5 | ППУ | От 40 до 60 | 2-4% |
| 6 | ППУ | От 60 до 80 | 1-2% |
Вы видите: из всех протестированных материалов ППУ наименее гигроскопичен. При этом, чем выше плотность ППУ, тем ниже его гигроскопичность. Исполнителям выгоднее работать с ППУ меньшей плотности из-за меньшего расхода компонентов. Пользуясь тем, что заказчик не догадывается или не в состоянии проверить плотность ППУ, некоторые исполнители используют материал, не соответствующий техническим требованиям. Бывает так, что ППУ с малой плотностью долго находится в прямом контакте с водой, которая неизбежно со временем проникает в его структуру. Но другие теплоизоляционные материалы напитаются водой гораздо раньше. Это не означает, что материал плохой. Это значит, что нужно правильно выбирать плотность ППУ, соблюдать требования СНиП и… контролировать исполнителей.
4. ППУ со временем темнеет и отваливается
Из-за воздействия прямых солнечных лучей незащищённый ППУ разрушается на глубину примерно 1 мм в год. Простая окраска водозмульсионной фасадной, масляной, алкидной краской или мастикой любой марки надежно защитит ППУ и продлит его срок службы до 25-30 лет. Если ППУ отваливается от изолируемой поверхности, значит, он был нанесён на влажную, ржавую или маслянистую поверхность. Если поверхность чистая и сухая, то адгезия ППУ составляет от 1,5 до 2,5 кг/кв.см., что равняется показателю склеивания двух ровных обезжиренных поверхностей с помощью полиуретанового клея.
5. ППУ — хороший утеплитель, но дорогой
Действительно, на первый взгляд утепление ППУ дороже, чем утепление пенополистиролом или минватой. Попробуем разобраться. Во-первых, обычно, при подсчёте расходов, связанных с утеплением, не учитываются расходы на монтаж утеплителя, а это составляет значительную часть общей стоимости при утеплении листами (плитами) теплоизоляции. ППУ не нуждается в монтаже, в стоимость заложен весь комплекс работ. Во-вторых, ППУ не нуждается в применении влагоотводящих мембран, как листовые и рулонные утеплители, т.к. у него отсутствует воздушная прослойка между утеплителем и поверхностью, следовательно, точка росы находится внутри теплоизолирующего слоя и конденсат не появляется. В-третьих, срок эксплуатации ППУ несоизмеримо выше, чем у других видов теплоизоляции. Принято считать, что тепловые потери зданий и сооружений повышаются каждый год в среднем на 6%.Это связано с потерей теплоизоляцией своих первоначальных свойств. С течением времени тепловые потери повышаются до 40 — 50 % и даже до 60 % от первоначального уровня в зависимости от типов утеплителя. ППУ не осыпается, не впитывает влагу и не дает появляться конденсату, поэтому эксплуатируется до 50 лет, причем его свойства через 50 лет остаются практически такими же, как и в начале. С течением времени у ППУ незначительно ослабевают межмолекулярные связи, что несколько изменяет лишь механические характеристики ППУ. К сожалению, лишь немногие осознают эту проблему, для большинства ее просто не существует, т.е. она неочевидна. Наличие утеплителя внушает уверенность, хотя на самом деле эффективность такого утеплителя через 6-10 лет падает наполовину. Если же следовать рекомендациям и хотя бы каждые 10 лет менять утеплитель, то стоимость ППУ окажется намного ниже, т.к. ППУ утепляет один раз и практически навсегда. В одном из предместий Лондона находится завод, где стены и крышу одного из цехов утеплили ППУ еще в 1957 году. Это здание считается первым объектом в мире, где была применена теплоизоляция ППУ. В 2005 году здание было снесено. Эксперты концерна BASF взяли на анализ утеплитель и после его изучения выдали короткое заключение: «Механические и теплоизолирующие свойства ППУ практически не изменились». Представьте, сколько прошло лет и на сколько изменился мир с 1957 года. И все эти годы ППУ экономил хозяевам завода немалые деньги на отоплении — и это при том, что максимально низкая зимняя температура в Англии — всего минус 5 градусов по Цельсию.
«Пыльная Тайна» Минеральной ваты.
«Минеральные частицы, составляющие основную часть домашней пыли, еще недавно считались самым безопасным её компонентом, — Говорит Надежда Логина. — Это были в основном частицы местной почвы и вселенской пыли, образуемой вулканами и прочими геологическими катастрофами. Но в последнее время состав минеральных частиц пыли стал меняться, среди них появляются вредные для здоровья компоненты. Сперва зафиксировали частицы асбеста, а теперь еще и минеральные волокна — продукты распада минваты. На её основе производят массу утеплителей, а многие даже выкладывают ими дом изнутри, чего нельзя делать ни в коем случае: минеральные волокна, образующиеся при её распаде, попадают прямиков в жилище. Наружные вентилируемые фасады, которыесегодня делают даже для многоэтажек в городах, «пылят» этими волокнами, и они попадают в квартиры через вентиляцию и окна — летом, когда они открыты, это происходит особенно активно. Минеральные волокна, подобно частицам асбеста, задерживаются в легких, способствуя развитию астмы, бронхита и других воспалительных болезней органов дыхания. Мы уже наблюдаем таких больных, обращающихсяк врачам сразу после того, как у них в домах провели капремонт. Но самое главное- Всемирнойорганизацией здравоохранения минеральные волокна официальнопризнаны канцерогенами. Неслучайно минвата во многих странах Европы запрещена для жилищного строительства. Кроме того, при производстве минваты используются специальные смолы, которые, испаряясь, выделяют канцерогены фенол и формальдегид. Поскольку эти же вещества активно выделяются из домашней мебели и других отделочных материалов, их концентрация в домах может существенно увеличиваться. Они также вредны для нервной системы и вызывают раздражение дыхательных путей слизистых.
Таблица 1. Технические характеристики ППУ
| Теплоизолятор | Средняя плотность (кг/м3) | Коэффициент теплопроводности (Вт/м*К) | Пористость | Срок эксплуатации (лет) | Рабочая температура (°С) |
| ППУ жесткий | 30-150 | 0,019-0,03 | Закрытая | 30 | -160..+150 |
| Пробковая плита | 220-440 | 0,5-0,6 | Закрытая | 3 | -30..+90 |
| Пенополистирол | 40-150 | 0,04-0,06 | Закрытая | 15 | -100..+80 |
| Мин. вата | 55-150 | 0,052-0,058 | Открытая | 5 | -40..+120 |
| Пенобетон | 250-400 | 0,145-0,160 | Открытая | 10 | -30..+120 |
Таблица 2. Химическая стойкость ППУ
| Химическое соединение | Реакция ППУ |
| Морская вода, мыльная пена | Стоек |
| Бензол, толуол, ксилол, бензин, керосин | Стоек |
| Растительные масла и животные жиры | Стоек |
| Метиленхлорид, четыреххлористый углерод | Набухает |
| Спирт, ацетон, стирол, этилацетат | Набухает |
| Концентрированная соляная кислота | Набухает |
| Концентрированная серная, азотная кислоты | Растворяется |
Таблица 3. Адгезия ППУ с некоторыми материалами
| Алюминий | 1,0 кг/кв.см |
| Сталь | 1,5 кг/кв.см |
| Древесина (фанера) | 1,5 кг/кв.см |
| Чугун, оцинкованное железо | 2,0 кг/кв.см |
| Бетон | 2,5 кг/кв.см |
Таблица 4. Сравнительные характеристики теплоизоляции ППУ и минеральной ватой
| Показатели | Пенополиуритан (ППУ) | Минеральная вата |
| Коэффициент теплопроводности | 0,019-0,03 | 0,034-0,045 |
| Толщина покрытия | 30-70 мм. | 120-220 мм. |
| Наличие крепежа | Нет | Да |
| Необходимость пароизоляции | Нет | Да |
| Наличие мостиков холода | Нет | Да |
| Водопоглощение | 1% | 10-15% |
| Усадка | Нет (плотные ППУ) | Да |
| Эффективный срок службы | 25-30 лет | 5 лет |
| Влага, агрессивные среды | Устойчив | Свойства теряются |
| Структура | Закрытоячеистый | Открытоячестый |
| Пожаробезопасность | Г2,Г3, В3, Д2, Т3, ГОСТ 12.1.044 (трудногорючие) | Г1, НГ по ГОСТ 30244 |
| Экологическая чистота | Безопасен. Разрешено применение в жилых зданиях Минздравом РСФСР №07/6-561 от 26.12.86 | Аллерген |
| Фактические тепловые потери | В 1,7 раза ниже нормативных СниП 2.04.14-88 | Превышение нормативных СниП после 12 месяцев эксплуатации. |
| Производство работ | От +5С до +30С | От +5С до +30С |
| Температура эксплуатации, 0С | -150+120 | -70+250 |
Таблица 5. Сравнительная таблица материалов по толщине покрытия
| Пенополиуретан | 25 мм. |
| Пенополистирол | 45 мм. |
| Пробка | 50 мм. |
| Минераловатные плиты | 60 мм. |
| Дерево | 140 мм. |
| Пенобетон | 250 мм. |
| Керамзитобетон | 500 мм. |
| Кирпичная кладка | 650 мм. |