Свойства и характеристики пенополиуретана его достоинства и недостатки

Более подробно о применении

Характеристики пенополиуретана позволяют задействовать этот материал в автомобильной промышленности с целью звукоизоляции транспорта, а также при производстве практически всех пластиковых элементов: подлокотники, приборная панель, рукоятки. В мебельной, легкой промышленности ППУ задействуют в качестве наполнителя подкладки разнотипной мебели. Этот материал широко применяется в торговой, обувной промышленности.

Одно из основных направлений – строительство. ППУ может быть задействован при обустройстве крыш, полов, стен, потолков. Его применяют в качестве основного материала при заполнении любых щелей, неплотностей конструкции. Этому способствуют свойства пенополиуретана: низкая паропроницаемость и теплопроводность, а также устойчивость к воздействию жидкостей. ППУ можно использовать в качестве барьера для оттока тепла из помещения, но помимо этого, материал данного вида проявил себя как эффективная звукоизоляция.

Пенополиуретановая смесь представлена в двух формах: самовспенивающийся состав и жесткие листы. Первый из вариантов содержится в баллонах. Под давлением смесь распыляется на обрабатываемую поверхность. При контакте с воздушной средой ППУ мгновенно затвердевает, образуя непроницаемую оболочку без щелей и, соответственно, мостиков холода. По этой причине самовспенивающийся состав более предпочтителен.

Производители и цены

Производители предлагают разнообразные типы напыляемого утеплителя. Они представлены в различных ценовых сегментах: от бюджетных до премиум-класса. Для утепления стен наилучшим образом подходят:

• Недорогой вариант изолятора с отличной адгезией. При работе с ним не требуется использовать дополнительные инструменты и приспособления.
• Предназначен для работы с пистолетом. Для окончательной полимеризации требуется 12 часов. Подходит для обработки труднодоступных мест.
• Penosil Premium Insulation Foam. Профессиональный утеплитель, который отлично зарекомендовал себя на строительном рынке. Стоит учесть, что перед работой его требуется нагреть до +20°С.
• T-Flex. Устойчив к температурным колебаниям. Применяется для небольших ремонтных работ.
• Tytan Professional Thermospray. Утеплитель полупрофессиональной линейки в среднем ценовом сегменте. Экономный расход и легкость нанесения сделали его популярным для обычных потребителей, а также мастеров по ремонту и строительству.
• Изолятор премиум-класса. Реализуется в комплекте с пистолетом и необходимыми насадками. Состав дополнительно насыщен антипиренами, что улучшает огнеупорность.

Пенополиуретановые напылители представлены в многообразии брендов. Подавляющее большинство средств производят российские компании, что позволяет продавать товары по приемлемым расценкам. Качество таких утеплителей находится на высоком уровне и в полной мере отвечает запросам потребителей.

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.

Химический состав ППУ

ППУ относят к группе газонаполненных пластмасс. Синтезировать его можно, смешав два компонента: полиол (А) и полиизоцианат (Б). Для этого нужна специальная установка высокого давления, которая нагревает и перемешивает компоненты. Пенополиуретан получают в процессе переработки компонентов. В результате химической реакции между полиолом и изоцианатом происходит вспенивание — смесь увеличивается в объеме. В зависимости от состава и особенностей проведения реакции получается материал разной плотности: жесткий или эластичный.

Жесткий ППУ:

• обладает высокой адгезией;
• не впитывает и не пропускает влагу;
• имеет низкий класс горючести;
• служит более 30 лет.

Коэффициент теплопроводности — 0,022 Вт/м·К, один из самых низких среди утеплителей. Для сравнения: у пенополистирола он равен 0,038 Вт/м·К, а у минеральной ваты — 0,04 Вт/м·К.

Безопасен ли ППУ для здоровья? Проводить работы по переработке компонентов для получения ППУ нужно в защитных костюмах и масках. Все современные полимеры многосоставные. По отдельности компоненты могут быть умеренно токсичными. Если соблюдать все правила по переработке компонентов при получении ППУ, реакция проходит в нужных соотношениях. После этого готовый материал безопасен.

Изоцианат, который находится в составе ППУ, может вызвать астму только у тех, кто контактирует с ним без защиты во время химической реакции. Полиол приводит к интоксикации и рвоте, если его проглотить. После застывания пенополиуретан не выделяет в атмосферу вредные вещества. Из него бы не делали детские игрушки методом заливки, не использовали для производства ульев. Пчелы определяют состояние экосистемы. Если вокруг чисто, начинают строить дом. Для проверки пожарной и экологической безопасности ППУ нужно посмотреть, соответствуют ли сертификаты на продукцию установленным нормам.

Для сравнения: минеральная вата, другой часто используемый для теплоизоляции материал, имеет в составе фенольные и формальдегидные смолы, а также частицы мелких фракций. Согласно директиве ЕС, принятой в 1997 году, минвата — раздражающее и потенциально опасное вещество. В 2002 году Международное агентство по изучению рака классифицировало материал как канцероген для человека. Формальдегид в составе оказывает угнетающее воздействие на нервную систему человека, может вызывать дерматиты и экземы.

Еще один распространенный утеплитель пенополистирол выделяет стирол, а также оксид углерода, аммиак. Стирол — яд токсического действия, который обладает неприятным запахом, поражает нервную, пищевую, кровеносную системы. Однако все эти утеплители безвредны для человека, если имеют необходимые сертификаты, эксплуатируются в соответствии с правилами и установленным сроком годности.

Безопасность пенополиуретана для здоровья

ППУ безопасен для здоровья в твердом виде, поскольку не выделяет токсины и не является аллергеном. Также он противостоит плесени и грибку, которые часто появляются на других утеплителях, например, на целлюлозе. Пылевой клещ и другие насекомые не жалуют этот искусственный материал. Поэтому продукты их жизнедеятельности не угнетают дыхательную систему человека. Из-за своей плотности ППУ не крошится, не распадается на части в воздухе. Минеральная вата, например, состоит из мелких частиц, которые оседают в легких и могут вызвать кашель и аллергию.

За счет способности к парообмену и удержанию влаги на поверхности, ППУ не мокнет, не гниет, улучшает микроклимат помещения, продлевает срок эксплуатации утепленного здания.

На видео показан процесс утепления здания пенополиуретаном.

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.

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.

Особенности

Используются весьма широко: жёсткие — в качестве тепло- и звукоизоляции и лёгких формообразующих элементов, эластичные — в качестве мягких покрытий и набивки в быту и промышленности, как искусственные губки для мытья и пылевые фильтры, материал для покрасочных валиков и вставок в швейных изделиях, амортизирующая упаковка.

Популярны самовспенивающиеся самотвердеющие составы для использования непосредственно на объекте в строительстве, машиностроении — как промышленные многокомпонентные, так и бытовая монтажная пена.

Устойчивы к действию всех распространённых органических растворителей, застывшая смесь удаляется только механическим путём. В практических применениях требуют защиты от солнечного света и других УФ-источников.

По сравнению с применяемыми в ограниченных сферах другими вспененными полимерами — жёстким полистироловым пенопластом, эластичным пенополиэтиленом, вспененным латексом, микропористой резиной, набухающей целлюлозной губкой, — область использования пенополиуританов, как правило, шире.

Стойкость к воздействию среды

• Пенополиуретан обладает высокой стабильностью при экстремальных температурах. Материал сохраняет свои технические характеристики и форму даже при замораживании и перегреве. Это делает его идеальным для использования в различных климатических условиях.

• Пенополиуретан имеет высокую устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Он не подвержен деградации и не теряет свои физические и механические свойства при длительном воздействии солнечных лучей. Поэтому этот материал может использоваться в открытых пространствах без опасности потери надежности и долговечности.

• Пенополиуретан не подвержен коррозии и разрушению при контакте с большинством химических веществ. Он обладает высокой устойчивостью к агрессивным средам, включая различные растворы кислот и щелочей. Это качество делает его применимым в широком диапазоне промышленных и хозяйственных сфер, где существует риск воздействия химических веществ.

• Устойчивость к влаге:

  Пенополиуретан обладает низкой влагопоглощающей способностью. Он не испытывает значительных изменений в своих характеристиках при длительном контакте с влагой. Это позволяет использовать его в условиях высокой влажности, в том числе в строительстве и промышленности, без опасности порчи и деформации изделий.

Технология переработки

Основной способ переработки – это заливка в закрытые пресс-формы. Установки для переработки интегральных ППУ функционируют по тому же принципу, что и установки для заливки жестких и эластичных ППУ (см. статью «Установки для заливки изделий из пенополиуретана (ППУ)»), но отличаются большей точностью дозирования, наличием дополнительного процесса подготовки компонентов и насыщения воздухом. Главное отличие в том, что готовое изделие не требует последующей обработки поверхности и/или обшивки другим материалом, то есть интегральный слой обычно является финишным и задается рельефом пресс-формы. Таким образом, получают теснение под кожу, дерево, блестящую или матовую поверхность.

Для получения интегральных ППУ особо важно соблюдение рецептуры, технологических условий переработки и качество смешивания компонентов, даже малое отклонение параметров ведет к некондиции изделий. Переработка интегральных ППУ считается самой сложной по сравнению с переработкой других видов ППУ.

Изделия из интегральных ППУ могут изготавливаться с введением в них армирующих элементов или закладных металлических, деревянных или пластмассовых деталей

Также возможно нанесение разнообразных покрытий.

Изделия из интегральных ППУ могут изготавливаться с введением в них армирующих элементов или закладных металлических, деревянных или пластмассовых деталей. Также возможно нанесение разнообразных покрытий.

Пресс-формы изготавливаются в зависимости от серийности и сложности из древесных материалов (штучное производство), из формовочных полиуретанов и смол (мелкосерийное производство) или алюминия (серийное производство).

Рейтинг напыляемых полиуретановых утеплителей от 200 рублей

Teplis (302065), 1000 ml

Назначение продукции – утепление веранд, мансард, лоджий, фасадов, подвалов, чердаков, инженерных коммуникаций, трубопроводов. Используется в качестве теплоизоляционного материала для обработки фургонов – термосов, складских и гаражных ворот, помещений производственного типа. При изготовлении используются специальные полимерные материалы. Отличается идеальной адгезией. Нет необходимости предварительно выравнивать поверхность, проводить герметизацию, устанавливать каркас. Дополнительные инструменты и материалы для работы не понадобятся. Теплопроводность на низком уровне. Влагостойкость на высоте. Работу может осилить даже дилетант в строительном деле.

Консистенция – стабильная пена. Основной компонент – полиуретан. Цвет состава – голубоватый. Структура равномерная, средне-мелкая. Одного баллончика хватит, чтобы нанести слоем в 2 мм на площадь в 3 кв.м. Полная полимеризация наступает за 60 минут. Дополнительный слой можно наносить по истечению 20 минут после первого шара. Сохраняет свои первоначальные свойства на протяжении полувека. Отлично прилипает как к чугуну и алюминию, так и к дереву, бетону, кирпичу и фанере.

Средняя цена – 365 рублей.

напыляемый полиуретановый утеплитель Teplis (302065), 1000 ml
Достоинства:

• недорогой;
• изоляция бесшовная;
• мостики холода не возникают;
• отличный вариант для труднодоступных участков;
• заполняет собой щели и стыки;
• функциональность;
• простота нанесения;
• долгий срок службы;
• практичность.

class=’s-article__points-list’>

Недостатки:

Vasmann Thermofoam

Бюджетная продукция от отечественного производителя. Объем баллончика – 890 мл. Можно использовать при температуре от +5 до +35 градусов. Покроет 2,5 м поверхности. Приобретается для утепления производственных и жилых строений, фундаментов и крыш, а также стен. Продукцией можно утеплять системы отопления, водоснабжения и водоотведения, а также трубопроводы. Подходит для изотермических фургонов и легковых авто. Качественно покроет труднодоступные участки и щели.

Реализуется в аэрозольной упаковке. Состав однокомпонентный, полиуретановый. Полностью готов к использованию. Подходит для внутреннего и наружного утепления. Наносится методом напыления при помощи пистолета с распылительной насадкой. Под воздействием влаги происходит затвердение. Озоноразрушающие вещества в составе отсутствуют. Можно приобретать как оптом, так и в розницу. Оптимальная толщина нанесения – 2 см.

напыляемый полиуретановый утеплитель Vasmann Thermofoam
Достоинства:

• отличные теплоизоляционные и адгезионные свойства;
• соотношение цены и качества;
• можно наносить как горизонтально, так и вертикально;
• оптимальное расходование;
• функциональность.

class=’s-article__points-list’>

Недостатки:

Goldifoam (GFFI)

Товар от отечественного производителя. Выпускается из баллона посредством профессионального пистолета. Относится к категории однокомпонентных.  Изготавливается в виде спрея. Основа полиуретановая. Главное назначение – утепление хозяйственных, бытовых и иных строительных конструкций. Наносится на любые поверхности, в том числе вертикальные и наклонные (скаты кровли). Приобретается для работы на небольших площадях. Можно использовать как дополнительную изоляцию при неправильных геометрических и слишком неровных поверхностях, а также в тех случаях, когда листовую теплоизоляцию уложить не представляется возможным.

Подходит для наружных и внутренних работ. Наносится слоем в 2,5 см. Можно уложить несколько шаров. Обладает мелкоячеистой структурой. Используется при температуре от -10 до +35 градусов, при этом температура баллона не должна быть меньше 15 – 35 градусов тепла. На протяжении полувека сохраняет свои первоначальные качества, вне зависимости от условий температурного режима. Выдерживает жару до 90 градусов и морозы до 40 градусов. Полное отверждение слоя происходит за 12 часов. По окончанию полимеризации ядовитые соединения не выделяются, химически нейтрален.

Цена приобретения – 285 рублей.

напыляемый полиуретановый утеплитель Goldifoam (GFFI)
Достоинства:

• отличный тепловой барьер;
• устойчивость к плесени и грибкам;
• идеальная адгезия с различными поверхностями, в том числе и с фторопластом;
• отсутствие озонирующих соединений и растворителей;
• универсальность;
• практичность;
• может применяться в качестве вспомогательного изделия;
• идеальный материал для геометрически неправильных поверхностей;
• может применяться в комплексе с монтажной пеной для изоляции стыков, щелей;
• долгий срок службы;
• простота в использовании;
• безопасность;
• приемлемая цена.

class=’s-article__points-list’>

Недостатки:

Теплоизоляционные свойства

Пенополиуретан обладает высокими теплоизоляционными свойствами благодаря своей структуре с закрытыми ячейками, которая предотвращает проникновение тепла. Эти свойства делают его идеальным материалом для использования в различных отраслях.

Высокий коэффициент теплопроводности

Пенополиуретан имеет низкий коэффициент теплопроводности, что означает, что он плохо передает тепло. Это позволяет использовать его для установки эффективной тепловой изоляции, которая предотвращает потерю тепла и снижает затраты на отопление и кондиционирование.

Малый уровень теплопотерь

Благодаря своим высоким теплоизоляционным свойствам пенополиуретан обеспечивает эффективную защиту от теплопотерь

Это особенно важно для строительных конструкций, где утечка тепла может привести к повышенным энергозатратам и неприятным условиям для проживания или работы

Устойчивость к тепловым изменениям

Пенополиуретан не только предотвращает потери тепла, но и способен сохранять свои теплоизоляционные свойства при высоких и низких температурах. Это обеспечивает долговечность и надежность изоляционных материалов на основе пенополиуретана.

Экономия энергии

Благодаря своим выдающимся теплоизоляционным свойствам, пенополиуретан помогает снизить энергопотребление зданий и сооружений. Это не только позволяет сэкономить деньги на счетах за отопление и кондиционирование, но и снижает нагрузку на природные ресурсы и помогает защитить окружающую среду.

Сравнение коэффициента теплопроводности пенополиуретана с другими материалами

Материал
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К)

Пенополиуретан
0.021-0.023

Минеральная вата
0.034-0.042

Стекловата
0.030-0.040

Пенопласт
0.032-0.038

Пенополистирол
0.030-0.042

Технология заливки ППУ

Есть два подхода для теплоизоляции пустотных стен методом заливки ППУ. Если здание на этапе строительства, материал заливают сверху между внешней и внутренней стеной. Для этого выбирают пенополиуретан с высоким временем старта — 30–45 секунд. Например, «Химтраст СКЗ-30 (замедленная)». Вещество успевает опуститься вниз, а затем начинает расширяться, заполняя все пустоты и трещины.

Как залить ППУ, если здание уже в эксплуатации? Для утепления построенного дома заливку ППУ между стеной и облицовкой проводят снаружи. Обычно используют материал с низким временем старта — 10–20 секунд. Например, «Химтраст СКЗ-20». Во внешней стене дома просверливают отверстия диаметром 12–14 миллиметров на глубине кирпичной кладки. Расстояние между отверстиями — 50–100 сантиметров. Их размещают в шахматном порядке. Заполнять отверстия ППУ нужно снизу вверх. Это позволит распределить материал равномерно, без пустот внутри. После заливки отверстия нужно закрыть деревянными дюбелями, чтобы материал не вытек. Пенополиуретан застывает через 1–2 минуты, образует плотный влагонепроницаемый слой между внутренней стеной и облицовкой здания.

Применение пенополиуретана

Утепление пенополиуретаном оказалось одним из наиболее эффективных способов теплоизоляции дома, возведенного по каркасной технологии. ППУ отвечает основным требованиям к материалам для этого типа строительства:

Напыление пенополиуретана своими руками.

• Легкость. Каркасные дома преимущественно возводятся на фундаментах, которые не вынесут больших нагрузок – свайных, столбчатых.
• Биоэнертность. Материал не подвержен воздействию плесневых грибов, бактерий.
• Влагоустойчивость. Материал не должен промокать и пропускать влагу вовнутрь жилого дома.
• Эластичность. «Каркасники» немного двигаются на протяжении всего срока службы, соответственно, материал должен быть достаточно пластичен, чтобы компенсировать это движение.
• Герметичность швов. Материал должен максимально плотно примыкать к несущему каркасу строения и не давать щелей.
• Безопасность. Материал должен соответствовать всем экологическим нормам, а также нормам пожарной безопасности.

Напыление пенополиуретана – единственный из доступных вариантов утепления, который напыляется на поверхность каркаса. Таким образом, создается утепление любой толщины под любые климатические условия.

Утеплитель напыляемый PENOPLEX FastFix 850 мл

Напыляемый однокомпонентный утеплитель – универсальный однокомпонентный полиуретановый аэрозоль-спрей – применяется для утепления строительных конструкций, помещений бытового и хозяйственного назначения. Утеплитель может быть нанесен на любую поверхность, включая вертикальные поверхности и поверхности с отрицательным наклоном (внутренние поверхности скатов крыш и т.п.). Идеально подходит для небольших помещений. Может также применяться в качестве вспомогательного утеплителя для нанесения на неровные и геометрически неправильные поверхности, а также где технически тяжело применить листовые утеплители. Термоустойчивость (полностью отвердевшего клея-пены) при длительной эксплуатации: от -45 С до +90С Площадь одного покровного слоя при непрерывном нанесении (в зависимости от характера нанесения), м²: До 2,2

СВОЙСТВА:

• для наружных и внутренних работ;
• благодаря более мелкоячеистой структуре обладает меньшей теплопроводностью, чем монтажная пена, лучшими утепляющими свойствами
• объем выхода после подъема шапки – до 55 литров;
• подъем одного слоя до 2,5 см. Рекомендуется наносить в несколько слоев. Второй слой наносить только после отверждения первого.
• температурный диапазон применения – от -0 до +30 °С (при температуре баллона от +10 до +35 °С);
• температурный диапазон эксплуатации – от -45 до +90 °С;
• время полного отверждения – 12 часов;
• после полимеризации – химически нейтрален, не выделяет ядовитых соединений;
• устойчив к плесени и грибам;
• отличная адгезия ко всем поверхностям, за исключением фтор-пласта;
• не содержит озоноразрушающих веществ и растворителей.

СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ:

• утепление стен, перекрытий, крыш, подвалов, дверей, строительных конструкций и т.п. в помещениях хозяйственного и бытового назначения;
• как вспомогательный утеплитель при использовании утеплителей из пенополистирола, базальта и пр.
• идеально подходит для утепления геометрически неправильных поверхностей;
• герметизация щелей между элементами теплоизоляции;
• напыление на листовые материалы с целью снижения вибраций и для звукоизоляции.
• может использоваться для комплексного утепления щелей, отверстий, стыков совместно с монтажной пеной и монтажным клеем-пеной

Цвет: Ярко-оранжевый.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Плотность готового продукта после напыления и полимеризации, кг/м³ не более: 16-20

Объем готового продукта после напыления и полимеризации, литров: 50-55.

Высота подъема шапки одного слоя, мм: До 25.

Время высыхания поверхности (на отлип), мин., не более: 15-20.

Время отверждения, мин: Около 60.

Время полного отверждения, часов, не более: 24.

Время для возможной дальнейшей обработки, мин., не более: 90.

Теплопроводность, Вт/мК: 0,025.

Рекомендуемое количество слоев при напылении: 1-2.

Класс огнестойкости (DIN 4102-1): B2.