Пенополиуретан технические характеристики

Состав, свойства и преимущества пенополиуретана

Определение

Пенополиуретан – перспективный синтетический утеплитель, состоящий из затвердевшей полимерной пены, который по качеству превосходит большинство современных аналогов.

Пенополиуретан – это синтетическое вещество ячеистой структуры из группы газонаполненных пластмасс, широко применяемое в строительстве. Отличается минимальной теплопроводностью, экологичен, долговечен и прост в применении.

Состав, марки и ГОСТы

Вспененный пенополиуретан (ППУ) получают путем смешивания двух жидких полимеров: полиола и полиизоцианата. Застывшая пена содержит в своих ячейках до 90% газа, что обеспечивает высокие теплоизоляционные качества ППУ. В зависимости от их пропорции и наличия антипиреновых добавок, конечный продукт различается по структуре, техническим характеристикам и области применения.

Мягкий и эластичный поролон используется как наполнитель для мебели и бытовых изделий. Марки поролона имеют разную плотность (от 5 до 40 кг/м 3 ) и жесткость:

Максимальная нагрузка кг/см2

За исключением последней марки, поролоны относятся к сильногорючим веществам по ГОСТ 30244, по ГОСТ 30402 – к легковоспламеняемым, по ГОСТ 12.1.044 – к дымоообразующим и токсичным при горении. По этим причинам поролон в строительстве не используют.

ППУ с антипиреновыми добавками называется жестким пенополиуретаном. Он отличается повышенной плотностью (30-86 кг/см 3 ), в готовом виде теряет эластичность, зато обладает массой других преимуществ. Применяется в строительстве для тепло- и шумоизоляции, а сверхплотные виды (от 70 кг/см 3 ) используются для гидроизоляции в фундаментах зданий и на прочих поверхностях.

Строительный ППУ готовят из двух компонентов: полиола (компонент А) и изоцианата (компонент Б). Изоцианат служит основой химического процесса и его состав не меняется, а полиолы применяют различные, что влияет на скорость вспенивания, плотность и горючесть. По ГОСТ 307302-2006 ППУ относится к классу горючести Г3 (самозатухающий, трудновоспламеняющийся, трудносгораемый) и рекомендован для тепловой изоляции зданий и трубопроводов.

Как теплоизоляционный материал ППУ прост в изготовлении и его можно смешать на месте, а компоненты для пенополиуретана купить и доставить на стройку зачастую выходит дешевле, чем везти готовый продукт.

При наличии профессионального пеногенератора высокого давления и соблюдения пропорций компонентов, такой ППУ ничем не уступает заводскому. Пену можно напылять на различные поверхности или делать сэндвич-панели.

Формы выпуска ППУ

Химическая промышленность вырабатывает следующие виды ППУ:

• Поролон – в рулонах и матах;
• Пенополиуретан жесткий – в листах, панелях и литых скорлупах;
• Пенополиуретан жидкий – в виде напыляемого покрытия.

Теплоизоляционные панели из ППУ производят различной толщины и с разнообразными защитными покрытиями. На листовой пенополиуретан цена за 1 м 2 следующая:

Свойства и характеристики пенополиуретана

Пенополеуретан среди теплоизолирующих материалов обладает наиболее низким коэффициентом теплопроводности (l=0,022 Вт/м°С) и высокими гидроизолирующими свойствами (до 99% закрытых пор), позволяющими использовать его как кровельный материал. ППУ химически нейтрален к кислотным и щелочным средам. Класс горючести Г2. Пенополеуретан обладает высокой стойкостью по отношению к химическим соединениям.

Сравнение характеристик ППУ с другими теплоизоляторами

Жесткий ППУ обладает самым низким на сегодняшний день значением теплопроводности среды всех известных теплоизоляционных материалов: от 0,019 Вт/м И. до 0,028 Вт/м И. Поэтому теплоизолирующая способность жесткого ППУ очень велика при малой толщине изоляционного слоя. Благодаря таким свойствам жесткий ППУ пригоден для решения всех профессиональных теплоизоляционных задач, которые по техническим и экономическим причинам требуют оптимальной экономии энергии.

Эффективнее пенополиуретанов только вакуумная изоляция (например, бытовой термос), но она несравнимо дороже и технологически труднореализуема.

Чтобы рассчитать сравнительную теплозащитную эффективность различных строительных материалов достаточно поделить их. Например, для пенополистирола и ППУ это 0,04/0,028 = 1,43, т.е. 10 см ППУ равны 14,3см сухого полистирола.

Для кирпича и ППУ это 0,80/0,028 = 28,57, т.е. 10см ППУ эквивалентны 285,7см кирпича.

Для волокнистых теплоизоляционных материалов такой расчет не корректен, так как в российских строительных реалиях воду они наберут обязательно, теплопроводность при этом увеличивается в несколько раз.

Технические характеристики ППУ

Приемущества ППУ

• низкий коэффициент теплопроводности(0,019. 0,028Вт/М*К);
• легкий вес 40-60кг/кб.м;
• высокая адгезионная прочность;
• нет необходимости в крепежных элементах;
• отличная антикоррозийная защита металлоконструкций;
• отсутствие мостиков холода;
• возможность изоляции конструкций любой конфигурации и размеров;
• долговечность покрытий (не подвержены разложению и гниению, не разрушаются под воздействием сезонных температурных колебаний, атмосферных осадков, агрессивной промышленной атмосферы);
• высокая экологичность пенополиуретана (ППУ) (по гигиеническим нормам разрешено применение в холодильной технике для продовольственных продуктов);
• методом заливки ППУ в пресс–форму можно получать формованные теплоизоляционные блоки («скорлупы» для трубопроводов, плиты, сэндвич–панели и т.д.).

Пенополиуретан напыляется практически на любые материалы: дерево, стекло, металл, бетон, кирпич, краску, не зависимо от конфигурации поверхности. В результате этого отсутствует необходимость в специальном крепеже изоляции. Кроме того, пенополиуретановое покрытие инертно к кислотным и щелочным средам, может работать в грунте, использоваться как кровельный материал. Единственное, что требует пенополиуретан – защиты от прямых солнечных лучей.

Адгезионная прочность ППУ

Материал обладает замечательными адгезионными свойствами, идеально прилипая к горизонтальным и вертикальным поверхностям из любого материала и любой формы. Нанесенное покрытие ППУ не требует обновления и ремонта в течение всего срока службы здания. Теплоизоляция может наноситься на пол, потолок, и стены.

Долгосрочное поведение

Долговечность ППУ оценивается в 25-30 лет, но и это не предел- 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 90% ячеек ППУ замкнуты, то есть представляют собой пластиковые капсюли, заполненные газом, с теплопроводностью ниже, чем у воздуха.

Результаты промышленной эксплуатации подтверждают поведение ППУ в лабораторных условиях.

Погодно- и климатоустойчивость жесткого ППУ замечательны: жесткий ППУ отлично зарекомендовал себя на практике в экстремальных климатических условиях самых различных уголков земного шара в течение десятилетий. Во время опытных испытаний жесткий ППУ также показывает отличную устойчивость к старению во влажном, меняющемся климате без сколько-нибудь значительного ухудшения теплоизоляционных свойств.

Результаты натурных испытаний вновь подтвердили высокую репутацию ППУ у строителей. Двадцатилетний опыт успешной промышленной эксплуатации жесткого ППУ позволил выявить не только пределы возможностей, но и «дополнительные» достоинства этого материала, к числу которых относится, прежде всего, способность сохранять низкую теплопроводность в течение длительного времени.

Огнестойкость ППУ

Относится к классам горючести Г1-Г4. Поскольку в компоненты для получения ППУ включены антипирены, то он горит только там, куда попадает пламя внешнего источника огня, и горит до тех пор, пока это пламя есть- Если убрать факел — ППУ гаснет и не тлеет.

Кроме того пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он обугливается и коксуется только там, где на него воздействует открытое пламя.

Биологическая устойчивость ППУ

Жесткий ППУ устойчив к грызунам, грибкам и микробам, т.е. устойчив к гниению и воздействию микроорганизмов. Кроме того, он устойчив к проникновению корней.

Устойчивость ППУ к химикатам

Жесткий ППУ в значительной степени устойчив к встречающимся в практическом применении растворителям, размягчителям, топливам, минеральным маслам, разбавленным кислотам и щелочам, отработанным газам и к агрессивной рабочей атмосфере. В отличие от других материалов, встречающихся на стройплощадке, жесткий ППУ демонстрирует химически нейтральное и некоррозийное поведение.

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:

Технические характеристики пенополиуретана

Пенополиуретан (ППУ) успешно конкурирует с другими современными материалами для тепло-, паро- и звукоизоляции. В строительстве чаще используется разновидность ППУ с закрытой ячеистой структурой, так называемый жёсткий пенополиуретан. Именно этот утеплитель наделён теми свойствами, которые так важны при устройстве изоляции жилых, коммерческих, производственных объектов, и увеличивает их эксплуатационную жизнь.

Формы выпуска пенополиуретана

Существуют следующие формы выпуска ППУ:

• Поролон – листовой материал
• Жесткий ППУ – листы, плиты, скорлупы
• Жидкий ППУ – напыляемое покрытие

В зависимости от формы выпуска материала меняются и его свойства и сферы применения.

Характеристики ППУ мягкого (поролона)

ППУ в форме поролона имеет разную плотность и жесткость (от 15 до 35 кг/м3), которые определяют маркировку материала. В таблице приведены основные характеристики:

Характеристики пенополиуретана жесткого

Рассмотрим основные технические характеристики жёсткого утеплителя ППУ и его реакцию на агрессивные среды:

Свойства пенополиуретана

Безусловно, ключевой фактор, определивший популярность ППУ в строительстве, – это теплопроводность: её значение у пенополиуретана самое низкое среди всех известных изоляторов. Исключение составляет, разве что вакуумная изоляция, но из-за дороговизны и сложной технологии устройства, такая теплоизоляция очень редко применяется.

Другим важным свойством ППУ является отличное сцепление практически с любым материалом, который используется в современном строительстве. Этот изолятор можно наносить на вертикальные, горизонтальные поверхности любой конфигурации – ППУ мгновенно обволакивает поверхность элементов, образуя единый, бесшовный слой.

Расход пенополиуретана для разных типов поверхности:

Один из факторов, которые следует учесть при расчёте расхода ППУ, это тип поверхности. Разные материалы имеют разную структуру и степень адгезии. Например, при изолировании поверхности из древесины расход пенополиуретана на квадратный метр будет меньше, чем на бетон.

Не упустим и такую характеристику ППУ, как биологическая устойчивость. Полиолы и полиизоцианаты – основные компоненты пенополиуретана – не представляют интереса для разного рода вредителей, таких как грызуны, насекомые. Материал не поддерживает развитие грибков, устойчив к процессу гниения, а его жёсткая структура отлично выдерживает натиск корней растений.

Преимущества утеплителя ППУ

Подведём итог и обозначим ключевые достоинства и свойства пенополиуретана, как изоляционного материала:

• самый низкий коэффициент теплопроводности;
• бесшовное напыление исключает возникновение мостиков холода;
• лёгкий вес;
• отличная адгезия к большинству материалов и на поверхности любой формы, не требуется фиксация крепежом;
• выступает в качестве антикоррозийной защиты металлоконструкций;
• инертность в отношении температурных колебаний, атмосферных осадков, агрессивной промышленной среды, процесса гниения;
• ППУ утеплитель – экологически безопасный материал;
• подходит для изготовления формованных теплоизоляционных плит, сэндвич-панелей, блоков для трубопроводов и др.

Консультация специалиста по ППУ теплоизоляции

Поможем в подборе и расчете объема компонентов пенополиуретана с учетом характеристик и свойств утеплителя в заданной среде, дадим рекомендации по использованию утпелителя.