Пенополиуретан

Производство

В зависимости от предназначения материала изготавливают эластичный, интегральный или жесткий пенополиуретан.

Эластичный (обиходное название — поролон) обладает открытой пористой структурой и высокой упругостью. Используется как смягчающий опорный материал, для придания упругости в автомобильной, мебельной и медицинской промышленности, при производстве наполнителей и мягких игрушек.

Интегральный отличается монолитной структурой, а его поверхность имеет плотную консистенцию. Используется главным образом в автомобильной промышленности.

Жесткий обладает замкнуто-ячеистой структурой и основное применение находит в области строительства в качестве тепло-, звуко-, гидроизолятора.

Технология производства пенополиуретана состоит в смешении в нужных пропорциях двух жидких компонентов — изоцианата и полиола. В ходе протекающей химической реакции происходит вспенивание, увеличение в объеме и отвердевание вспененной массы. Производство осуществляют напылением или методом заливки. Производство чувствительно к температуре окружающей среды, компонентов, их соотношению и качеству смешения.

При напылении исходные ингредиенты смешиваются под давлением воздуха, образуя мелкодисперсную пыль, наносимую непосредственно на поверхность. После вспенивания на поверхности «вырастает» бесшовный монолитный теплоизоляционный слой, обладающий высоким показателем адгезии к поверхности. Напыление осуществляется слоями по 15–20 мм до получения покрытия требуемой толщины. Для производства используются компоненты плотностью от 30 до 60 кг/м³ с минимальным временем старта (до 3–7 секунд).

В случае заливки пенополиуретана смешение ингредиентов происходит без участия давления воздуха, что образует монолитную ровную струю, которая впрыскивается в полость между изолируемыми поверхностями или в специальные пресс-формы, позволяющие получить изделия различного вида и предназначения — скорлупы, плиты, панели, цилиндры, элементы декора интерьера, экстерьера и пр. При производстве методом заливки используют компоненты с увеличенным временем старта (до 80 секунд) и различные антиадгезионные смазки, позволяющие без повреждения извлекать готовые изделия из форм.

Применение

В строительной отрасли применяют жесткий ППУ в качестве тепловой изоляции:

• наружных ограждающих конструкций (подвалов, окон, стен и кровель);
• внутренних конструкций (полов, дверей, стен, перекрытий, чердаков);
• при строительстве быстровозводимых промышленных объектов, складов, ангаров, овощехранилищ;
• при изготовлении сэндвич-панелей;
• при изготовлении фасадных термопаналей с клинкерной плиткой;
• при капитальном ремонте жилых зданий, коттеджей, дач.

В промышленности — для теплоизоляции холодильного оборудования, рефрижераторов, автофургонов, железнодорожных вагонов, трубопроводов, тепловых сетей. В мебельной отрасли — при производстве подлокотников, подставок, обрамлений для кроватей и др. В автомобилестроении — при производстве автокресел, рулевого колеса и подлокотников, солнцезащитных козырьков и кузовных деталей (бамперов и спойлеров).

Ограничения при применении:

• температура объекта: минимум — 10 °С, оптимально — 15 °С;
• температура воздуха и основания — не ниже 10 °С;
• относительная влажность воздуха — не более 70 %;
• температура компонентов — от 15 до 25 °С;
• изолируемая поверхность должна быть высушена и очищена от масленичных пленок;
• поверхность нанесенного слоя пенополиуретана должна быть защищена от ультрафиолета.

Характеристики

Основные преимущества жесткого пенополиуретана определяются его замкнуто-ячеистой структурой (до 99 % пор замкнуты). Материал обладает наилучшими среди известных теплоизоляторов теплотехническими свойствами — в зависимости от его плотности теплопроводность варьируется в пределах от 0,019 до 0,025 Вт/(м·К). Является хорошим гидроизолятором. Химически нейтрален, стоек к химическим соединениям. Относится к классу трудногорючих материалом (группа горючести — Г2).

В зависимости от предназначения возможно производство пенополиуретана в широком диапазоне плотностей — от 10 до 800 кг/м³. В строительной отрасли для целей теплоизоляции при производстве методом заливки изготавливают пенополиуретан плотностью от 30 до 80 кг/м³; при производстве напылением — от 10 до 40 кг/м³. При производстве изоляции трубопроводов — плотностью от 40 до 90 кг/м³.

Примечание: указанные плотности — ориентировочные. Плотность изготавливаемого материала зависит от предназначения и в каждом отдельном случае может быть различной.

Согласно СТБ EN 13165-2008, для изделий из жесткого пенополиуретана устанавливаются следующие существенные показатели:

• теплопроводность;
• класс предельных отклонений толщины;
• прямоугольность, плоскостность и отклонения от них;
• стабильность размеров при определенной температуре и влажности;
• прочность на сжатие при 10 % линейной деформации или предел прочности при сжатии;
• горючесть;
• устойчивость к деформации при определенной сжимающей нагрузке и температуре;
• предел прочности при растяжении перпендикулярно плоскости плиты;
• сосредоточенная нагрузка;
• ползучесть при сжатии;
• водопоглощение;
• плоскостность после одностороннего увлажнения;
• паропроницаемость;
• звукопоглощение;
• выделение вредных веществ.

Фотографии

Маркировка

Согласно СТБ EN 13165-2008, условное обозначение изделий из жесткого пенополиуретана должно содержать следующую информацию:

• сокращенное обозначение — PUR;
• обозначение государственного стандарта — СТБ EN 13165;
• класс предельных отклонений толщины — Ti;
• уровень стабильности размеров при определенной температуре и влажности — DS(TH)i;
• уровень устойчивости к деформации при определенной сжимающей нагрузке и температуре — DLT(i)5;
• уровень прочности на сжатие при 10 % линейной деформации или предел прочности при сжатии — СS(10/Y)i;
• уровень ползучести при сжатии — CC(i₁/i₂/Y)σ_c;
• уровень предела прочности при растяжении перпендикулярно плоскости плиты — TRi;
• уровень отклонения от плоскостности при одностороннем увлажнении — FWi;
• уровень водопоглощения при долговременном полном погружении — WL(Т)i;
• уровень сопротивления паропроницанию или сопротивление паропроницанию — MUi;
• уровень фактического коэффициента звукопоглощения — APi;
• уровень среднего коэффициента звукопоглощения — AWi.

Пример условного обозначения: PUR—СТБ EN 13165—Т2—DS(TH)9—DLT(2)5—CS(10)100—CC(3/2/25)400—TR70—FW1—WL(T)2—MU60.

Достоинства

• Широкий температурный интервал применения (зависит от марки пенопласта).
• Возможность напыления на поверхности любой конфигурации.
• Отсутствие при напылениистыков и соединений в слое теплоизоляции.
• Высокая адгезия к большинству поверхностей.
• Высокие теплоизоляционные свойства.
• Биологическая нейтральность.
• Устойчивость к воздействию микроорганизмов.
• Трудногорючесть при соблюдении технологии производства и использовании антипиренов.
• Отсутствие необходимости применения крепежных средств при монтаже заливочного пенополиуретана.

Недостатки

• В случае нарушения технологии производства или применения некачественных сырьевых материалов возможно резкое снижение физико-механических свойств и увеличение теплопроводности, а также выделение вредных веществ.
• Жесткие требования к температуре окружающего воздуха, поверхности и сырьевым материалам при производстве напылением.
• Подвержен разрушению под воздействием прямых солнечных лучей.
• Требует осторожности при обращении с исходными сырьевыми материалами и при производстве — может вызывать раздражения слизистых оболочек, кожи и дыхательных путей.
• При монтаже необходима спецодежда и средства индивидуальной защиты органов дыхания.