Пенополиуретан характеристики – что это такое и каковы характеристики утеплителя, преимущества утепления помещений с ППУ, правила теплоизоляции кровли и потолка, балкона и дома целиком

Содержание

Пенополиуретан, что это такое и как он выглядит — технические характеристики, состав, виды и свойства ППУ

Если вы ищете материал, что с гарантией утеплит стены, не став рассадником грызунов и насекомых – используйте пенополиуретан, отсюда возникает вопрос, а что это такое? Это полимерная пена, которая затвердевает и крепко схватывает любую поверхность, на которую была нанесена. Качество этого компонента выше, чем у многих аналогов современности. Рассмотрим подробнее.

Определение

Чтобы лучше разобраться, что такое ППУ, приведем краткое определение материала – это синтетическая пена с ячеистой структурой. Относится к разделу пластмассы, наполненной специальным инертным газом, и часто используется в строительстве и производстве.

Среди несомненных плюсов:

• многолетнее использование;
• простота эксплуатации;
• минимальная теплопроводность;
• прекрасная адгезия.

Это один из качественных утеплителей, который часто берут, чтобы улучшить конструкционные особенности дома. Некоторые поверхности покрываются газонаполненным пенополиуретаном сложной формы. У него большой срок жизни и его легко использовать на стройке.

Пенополиуретан (ППУ), состав и свойства

Получают его с помощью перемешивания двух жидких материалов:

• полиизоцианата;
• полиола.

Вещество взбивают, когда оно застывает, то в 90% застывшего результата оказывается газ. Так пена приобретает возможность использоваться для теплоизоляции. Она перестает пропускать холод и жару. Финальный продукт отличается структурно, область использования тоже разная. Это зависит от пропорциональности использованных жидкостей и добавок.

Так создается поролон – эластичный и мягкий наполнитель. Обычно он используется в качестве внутренней части для мебели: диванов, кресел и других мягких изделий. Марка зависит от двух показателей – насколько плотный и жесткий поролон.

Таблица плотности и жесткости

Марка	Уровень жесткости	Насколько можно нагружать кг/см2
ST	Стандарт.	от 60 до 101
HL	Жесткий.	от 80 до 121
HS	Мягкий.	От 60 до 121
EL	Повышенной жесткости.	От 60 до 101
HR	Высокоэластичный.	От 100 до 121
CMHR	Пожаробезопасный и с высокой эластичностью.	От 100 до 121

Наличие антипиреновой примеси превращает ППУ в жесткий пенополиуретан. У него повышенная плотность – от 30 до 85 кг/см3. Когда он готов, теряет эластичность. Но у него много других полезных свойств:

• используют для снижения уровня шума и теплоизоляции;

• для изоляции от влаги фундамента, если она выше 70 кг/см3.

Для строительных целей готовят ППУ из пары компонентов:

• Изоцианат – основа химического процесса, неизменная составляющая.
• Полиол – различаются в зависимости от целей.

Такие элементы влияют на скорость реакции, насколько сильно вспенится, какая будет плотность и горючесть в итоге.

ГОСТ 307302-2006 подтверждает, что вспененный полиуретан имеет Г3 класс – что это такое: он считается трудносгораемым, самозатухающим и трудновоспламеняемым.

Разновидности

Большинство предприятий могут производить разные виды:

• жидкий – продается в емкостях для напыления;
• жесткий – листы, скорлупы и панели;
• поролон – маты и рулоны готовой продукции.

Толщина и защитные свойства способны меняться в зависимости от целей. Характеристики позволяют готовить его прямо на строительной площадке. При изменении пропорций компонентов меняются особенности.

Поролон

Отличается низкой плотностью от 5 до 35 кг/м3. Сфера применения очень широка – от наполнителя мебели до подкладок в обувь и одежду, из них делают мочалки и прокладки на двери и окна.

ППУ жесткий

Основное место использование – строительство. Чаще его производят прямо на площадке – так экономятся ресурсы. С помощью специального оборудования рабочие смешивают компоненты в нужных пропорциях.

Так получается готовый пенопролиуретан, который не боится нефтепродуктов и воды, но опасается органических растворителей и других минеральных кислот. Существует более 30 марок разного назначения и плотности. ППУ могут применяться в одном виде для утепления, или в комплексе с аналогами другой частоты.

Сфера применения широка – от шумо- и теплоизоляции зданий до изоляционного слоя в холодильном оборудовании. Исключительно положительные отзывы.

Жидкий

Применяется для напыления на стенки и перекрытия. Благодаря более разжиженной консистенции стало возможным напылять его на стены под давлением для обеспечения изоляции. Незаменим, если нужно работать без утяжеления конструкции.

Таблица толщины

Название	Толщина, см
Название	2,0	3,0	4,0	5,0	5,0	8,0	10,0
Без покрытия/бумага	37,8	42,6	52,2	61,2	71,2	92,3	119,8
Фольга	42,7	47,5	57,1	66,1	76,1	97,2	124,7
Армофол	37,5	41,2	49,3	56,8	65,0	82,6	105,5
С одной стороны — стеклопластик	51,6	56,4	66,0	59,8	68,0	85,6	108,5

Свойства

На фото – пенополиуретан. Это вещество, которое успешно применяется в разных сферах жизни – строительстве, изоляции, паростойкости и влагостойкости. Это материал, который может использоваться под любым углом и ракурсом, так как быстро схватывается и крепко прилипает к поверхности, на которую нанесен. Он способен заполнить собой все щели и дыры до мельчайших. Увеличивается в объеме и экономно расходуется. Образует плотное монолитное покрытие с хорошими показателями прочности.

Пенополиуретан (ППУ) технические характеристики и свойства

По теплоизоляционным характеристикам пена превосходит множество аналогов. В качестве утеплителя ей сложно найти равных. Высокая плотность и адгезия делают возможности изолирования от холода еще выше. Они зависят от структуры материала. Жидкая форма имеет коэффициент от 0,019 до 0,035 Вт/м К, а ближайшая похожая – минеральная вата – 0,045 Вт/м К.

Паропроницаемость тоже на низком уровне – закрытые ячейки не пропускают пар внутрь. У минеральной ваты этот же показатель в 50 раз хуже. Пена защищает стены и перекрытия от вредного воздействия, удерживает внутри комнат нужную температуру и останавливает проникновение в стены частиц воды. Но под жидкостью или в прямом контакте с ней не рекомендуется его использовать, так можно вызвать реакцию гидратации.

Сравнение с минеральной ватой

Это ближайший аналог, более популярный дешевый и уступающий по ряду свойств. Прочность в момент сжатия у пенополиуретана находится на уровне 0,3, у минеральной ваты не рассчитывается, так как является очень гибкой и послушной материей.

ППУ может поглотить воды не более 10%, минвата не рассчитана на подобную нагрузку и сама имеет постоянные 4% влажности. Сопротивляться набуханию от жидкости она не будет, поэтому в жилых домах ее использовать не рекомендуется.

Поговорим о максимальном сроке службы. Пена прослужит минимум 40 лет, а уровень иного вещества не превышает и 10. Слежавшаяся минвата становится просто вредной прокладкой, от которой нет пользы.

ППУ не содержит опасных испарений, формальдегидов и фенолов, как более дешевый его аналог в 6% нежелательных соединений, и полностью безопасен. Он устойчив к воздействию агрессивной среды и отлично сопротивляется грызунам и насекомым. Пенополиуретан не выделяет в воздух волокна, минвата содержит аллерген для многих людей и азоноразрушающие газы.

Таблица: 12 характеристик

Свойство	Показатель	Объяснение
Плотность	45-60 кг/м3.	Очень легкий материал, даже у минваты 150-250.
Усадка	—	Не была выявлена.
Прочность к сжатию	0,46 мм/м.	Прекрасный показатель, пенобетон имеет схожую характеристику.
Проводимость тепла	0,021 Вт/м*К.	Меньше, чем у многих аналогов, минвата имеет 0,035.
Устойчивость к морозу	До 1000 циклов.	Отличная характеристика.
Поглощение воды	2%.	Лучше, чем у аналогов, пенобетон до 20%.
Проницаемость пара	0,001.	Почти полная изоляция от пара, у минваты 0,29.
Устойчивость к огню	3Г.	Само затухает и плохо загорается.
Цена	300-1800.	Зависит от толщины, наличия и вида защитных слоев.
Изоляция от звука	Высокая.	Выше, чем у аналогов.
Токсичность	Не считается токсичным.	Может применяться даже в пищевых холодильниках, нет вредных испарений и пыли.
Сколько лет прослужит	До 50.	Считается одним из наиболее долговечных видов изоляции.

В зависимости от показателя разделяют:

• С – самостоятельно затухающие;
• ТС – трудносгораемые;
• ТВ – трудновоспламеняющиеся.

Чтобы повысить огнестойкость, обычно добавляют специальные вещества в состав. Важно точно знать, какие можно положить, но лучше это доверить специалистам, а не делать самостоятельно.

Полезные свойства

Как и любой другой материал, пена имеет свои преимущества и недостатки.

Достоинства:

• Легкость. Используется на чердаках, крышах, легких строениях. Не делает тяжелой конструкцию.
• Не нуждается в крепежных элементах и дополнительных деталях.

• Нет «мостиков холода». Бесшовная теплоизоляция.
• Быстро наносится. Не нужно готовиться дополнительно, проводить часы рядом со стройкой.
• Можно работать с материалом при температурном режиме от -200 до +200 градусов.
• Выдерживает перепады температуры и влажности, устойчив к морозам и жаре.
• Не реагирует на большинство щелочей, кислот и солей.
• Отличное сцепление с поверхностью.

В жидком виде подходит для наполнения пустот. Заполняет межстенные пространства без разбора перекрытий – просто вливается в отверстие.

Минусы

Расскажем о том, как выглядит пенополиуретан. Это застывшая пена с мелкими порами или без них в зависимости от типа смешивания. Но у него есть и минусы:

• Не выдерживает постоянного воздействия ультрафиолета. Необходимо ограждать от прямых солнечных лучей. Сверху следует крепить покрытие.
• Наносится только на сухую и теплую поверхность. Перед нанесением следует очистить стену или пол от мусора и ржавчины, чтобы усилить сцепление.

Не горит, но способен тлеть под воздействием высоких температур. Теплоизоляция будет портиться, поэтому в бане, сауне и печах не рекомендуется использовать.

Материал ППУ что это такое для здоровья

Когда пена застыла и находится в стене, никакого вреда не несет. Но в процессе производства нужно соблюдать все требования техники безопасности. Нельзя смешивать компоненты без:

•маски;
• респиратора;
• защитного костюма.

Полезные советы:

• реактивы должны быть проверенные и сертифицированные;
• место – не продуваемым;
• оборудование – качественным.

Если соблюдать все условия, то пенка получится безопасной.

Область применения

Чаще применяется в строительстве. Это удобный и качественный способ справиться с щелями и создать изоляцию в любом помещении. Материал легкий, поэтому может распыляться в деревянных конструкциях, холодильниках разного назначения и приборах.

Активно используют в ракетном и космическом строении. С добавлением пены строятся машины и корабли. Поролон – в мебели, мочалках и других средствах постоянного использования.

Как монтируется

Один из наиболее распространенных способов – напыление. С помощью такого метода материал отлично держится и экономно расходуется, подходит для конструкций со сложной геометрией, выступами и углублениями. Чтобы процесс прошел успешно, нужно:

• Проконтролировать, чтобы стена или другая поверхность была сухой.
• Нет высокой влажности, дождя, града или снега.
• Ветер не превышает слабые 5 м/с, а лучше от него оградить рабочую зону.
• Проследить, чтобы область покрытия была теплой – не ниже +10 градусов.
• Смесь нагреть – около +18-25 градусов в момент нанесения, с холодной тяжело работать и держится она плохо.
• Наносить слоем не больше 3-5 см, если требуется толще – в 2-3 приема после высыхания.

Помещение обязательно должно проветривается. Человеку следует надеть специальный костюм, маску и респиратор. Начинайте со сложных участков: труб, выпуклых или вогнутых частей, люков вентиляции или коробок разводки электрики.

Полезные советы:

• Наносить состав рекомендуется в несколько слоев. Так будет эффект значительнее и выше адгезия. Важно проследить, что предыдущий слой полностью высох. Особенно значимо на стенах с признаками разрушения. Здесь он ляжет неровно и потребуется 2-3 дополнительных напыления, чтобы выровнять площадь.
• Перед покупкой стоит проконсультироваться со специалистом, чтобы выбрать правильную марку ППУ с нужной непроницаемостью. Это сэкономит деньги и время, потраченное на ремонт. В компании «МПласт» вы можете приобрести качественный материал высокой прочности.
• Если проводить нанесение пенополиуретана с учетом всех требований и советов, то на поверхности появится покрытие, которое прослужит много лет и будет выполнять свои задачи до конца службы.

С помощью этого материала утепляют фундамент и наружные стены при необходимости.Им же обрабатывают трубы магистралей для сохранения в них тепла. Монтируют на балконах и лоджиях, используют внутри игрушек и губок для мытья посуды. Это крупная часть производства, которая задействована в разнообразных сферах. Приобрести его несложно, нанести – тоже. Результат получается качественным, сохраняет полезные свойства много лет при правильном обращении.

Пенополиуретаны (жесткие и эластичные)

Пенополиуретаны (вспененные полиуретаны, ППУ) – это газонаполненные полиуретаны, жесткие или эластичные.

Состав пенополиуретанов

Композиции для производства пенополиуретанов содержат изоцианаты, гидроксилсодержащие олигомеры, воду, катализаторы, эмульгаторы, а в некоторых случаях наполнители, красители и антипирены.

В состав композиций для производства эластичных пенополиуретанов входят простые олигоэфиры с молекулярной массой 750 — 6000, синтезируемые из окисей алкиленов (этилена, пропилена), тетрагидрофурана и гликолей. Реже используют сложные олигоэфиры дикарбоновых кислот (адипиновой, себациновой, янтарной) и гликолей (например, диэтиленгликоля). Жесткие пенополиуретаны получают из простых олигоэфиров разветвленной структуры на основе окисей алкиленов и триолов (глицерина, триметилолпропана и др.) или сложных олигоэфиров на основе дикарбоновых кислот (адипиновой, фталевой и др.) и триолов или их смесей с диэтиленгликолем. Плотность образующихся пенополиуретанов зависит от соотношения изоцианатов и гидроксилсодержащих олигомеров в исходной смеси. При избытке изоцианатов пенополиуретаны содержат больше мочевинных групп, чем при недостатке изоцианатов, когда образуется больше уретановых групп. Поскольку полимочевины обладают более низкой плотностью 1,05—1,23 г/см³), чем полиуретаны 1,28 г/см³), в первом случае получаются пенополиуретаны с меньшей плотностью.

Получение пенополиуретанов

Пенополиуретаны получают взаимодействием ди- или полиизоцианатов с простыми или сложными гидроксилсодержащими полиэфирами в присутствии воды и катализаторов. Вспенивающим агентом служит диоксид углерода (СО₂), выделяющийся в результате реакции изоцианатов с водой:

В качестве катализаторов в большинстве случаев применяют третичные амины и оловоорганические соединения. Кроме указанных компонентов в рецептуры пенопластов вводят вспомогательные вещества — стабилизаторы пены, дополнительные вспенивающие агенты (например, фреоны), красители и др.

Пенополиуретаны можно разделить на две группы:

эластичные пенопласты на основе полиэфиров линейного или слегка разветвленного строения;
жесткие пенопласты на основе сильно разветвленных полиэфиров, образующих полимеры с большей степенью сшивания.

Плотность вспененных полиуретанов регулируют, изменяя содержание воды. Чем больше вводится воды, тем меньше кажущаяся плотность пены. Например, при получении эластичных пенополиуретанов с кажущейся плотностью 32 кг/м³ приблизительно 75% изоцианатных групп реагирует с водой и лишь около 25% взаимодействует с гидроксильными группами полиэфира.

В результате протекания побочных реакций при синтезе пенополиуретанов наряду с уретановыми образуются и другие связи. Так, первичная аминогруппа, образующаяся при взаимодействии изоцианатов с водой, способна вступать в реакцию с изоцианатной группой:

Продуктом реакции является замещенный карбамид, который содержит подвижный атом водорода при азоте и способен взаимодействовать с изоцианатами, вследствие чего при повышенной температуре может происходить сшивание отдельных макромолекул полимера («карбамидное» сшивание):

Поперечные связи могут образовываться также при взаимодействии изоцианатных и уретановых групп а также при тримеризации изоцианатных групп, остающихся в макромолекулах, в замещенные изоцианураты:

Взаимодействие изоцианатных групп с гидроксилсодержащими олигомерами и водой — конкурирующие реакции. Роль катализатора сводится к регулированию скорости указанных выше реакций. При этом выделение газа и рост полимерных молекул должны происходить с такими скоростями, чтобы газ оставался в полимере, и образовавшаяся пена была бы достаточно прочной и не опадала.

Наиболее часто в качестве катализаторов применяют соединения олова (олеат и октоат, соли дибутилолова и др.), регулирующие реакцию образования уретановых звеньев, и третичные амины (триэтиламин, триэтаноламин, диметилбензиламин и др.), катализирующие реакции образования трехмерной структуры и выделения углекислого газа. На практике используют каталитическую смесь, состоящую из соединения олова и одного или нескольких аминов. Вспенивать полиуретановую композицию можно также легкокипящими жидкостями, обычно фреонами.

Химизм образования эластичных и жестких пенополиуретанов одинаков. Жесткие пены отличаются от эластичных тем, что состоят из полимеров с большим числом поперечных связей. В жестких пенополиуретанах средняя «молекулярная масса» структурной единицы, приходящаяся на один узел разветвления сетки, составляет 400 — 700, в эластичных пенополиуретанах — 2500—20 000. Поэтому композиции для производства эластичных пенополиуретанов не содержат трифункциональных гидроксилсодержащих олигомеров (или содержат их в небольшом количестве), а также содержат меньше третичных аминов.

Обязательным компонентом композиции является эмульгатор, который способствует высокой степени диспергирования компонентов в массе и выполняет роль стабилизатора пены в момент вспенивания. Для этого используют сульфоспирты, сульфокислоты, кремнийорганические жидкости и др. Некоторые стабилизаторы (например, парафиновые углеводороды, кремнийорганические жидкости) определяют характер (открытые или закрытые) и размер образующихся пор.

В качестве антипиренов применяют трехокись сурьмы, трихлорэтилфосфат, порошкообразный поливинилхлорид и др. Для окрашивания пенополиуретанов пригодно большинство органических красителей. Наполняют пенополиуретаны тальком, керамзитом, суспензионным полистиролом, волокнами различной природы.

Пенополиуретаны производят при помощи вспенивания композиции газами, выделяющимися в результате реакций между компонентами исходной смеси (см. выше), или с помощью легкокипящих жидкостей. Поскольку при образовании пенополиуретана по первому методу выделяется значительное количество тепла, внутренние слон крупногабаритных изделий могут обугливаться. Поэтому первый метод применим только для изготовления изделий небольшой толщины.

Во втором методе выделяющееся тепло затрачивается на испарение легкокипящей жидкости, что позволяет предотвратить местные перегревы и обугливание пенополиуретанов

В промышленности пенополиуретаны получают двумя способами:

одностадийным;
двухстадийным.

Одностадийный способ производства пенополиуретанов

По одностадийному способу все компоненты — диизоцианат, полиэфир, воду, катализатор, стабилизатор, эмульгатор — помещают в смеситель одновременно и перемешивают в реакционном аппарате с мешалкой. Пенообразование наступает сразу же, подъем пены начинается приблизительно через 10 с и завершается через 1—2 мин. Окончательное отверждение пены продолжается от нескольких ч до нескольких суток.

Двустадийный (форполимерный) способ получения пенополиуретанов

При двухстадийном (форполимерном) способе производства пенополиуретанов сначала проводят реакцию диизоцианата с олигоэфиром (полиэфиром), а полученный форполимер затем превращают в пенополиуретан при смешении с водой или амином. Изготовление пеноиолиуретановых изделий осуществляют по непрерывной или периодической схеме (заливкой в бумажные формы), а также напылением.

Эластичные пенополиуретаны

Эластичные пенополиуретаны выпускают на основе сложных и простых полиэфиров. Наиболее распространенным их представителем является поролон. Сырьем для его производства служит сложный полиэфир на основе адипиновой кислоты, диэтиленгликоля и небольших количеств триметилолпропана, смесь толуилен-2,4- и толуилен-2,6-диизоцианатов (65: 36), а также вода.

Технологический процесс получения поролона блочным способом (рис.1) состоит из стадий подготовки сырья, вспенивания полиуретана, изготовления, вызревания и переработки поролоновых блоков.

Подготовка сырья заключается в приготовлении активаторной смеси. Смесь готовят в смесителях 3, в которые из промежуточных емкостей 1 через мерник 2 подают катализатор (диметиланилин), эмульгатор (натриевые соли сульфокислот), добавку, регулирующую размер пор (парафиновое масло), и воду.

Приготовленную активаторную смесь, сложный полиэфир и смесь толуилендиизоцианатов непрерывно вводят в смесительную головку машины УБТ-65 (4). Полученная смесь через сливной патрубок поступает тонкой струей на непрерывно движущуюся бумажную форму, в которой образуется пена.

Вспенивание происходит без подвода тепла и заканчивается примерна через 1 мин. Форма с пеной передвигается на транспорте через туннель с сильной вентиляцией, где из пены интенсивно выделяются газы. При выходе из туннеля форма попадает на рольганг 5, с которого поступает в сушильную камеру 6, а затем в машину 7 для нарезки блоков. Блоки укладываются штабелером 8 на этажерки 9 и передаются в камеру 10 на вызревание. При этом реакции между компонентами пены заканчиваются, пена отверждается и приобретает необходимую прочность. Вызревание продолжается около 12—24 ч при непрерывном обдувании блоков воздухом комнатной температуры. Готовые блоки перерабатывают на резательных станках 11 в листы и упаковываются.

Некоторые свойства пенополиуретанов в зависимости от состава композиции (I—IV) приведены ниже:

Состав композиции, в массовых частях	I	II	III	IV
Полиэфир	100	100	100	100
Толуилендиизоцианат	45	39	39	31
Вода	6,0	5,0	2,5	1,8
Катализатор	1,0	1,0	0,5	0,5
Эмульгатор	4,2	2,0	1,0	1,0

Основные физико-механические показатели эластичных пенополиуретанов приведенных выше композиций:

Физико-механические показатели эластичных пенополиуретанов	I	II	III	IV
Кажущаяся плотность, кг/м³	25	34	50	59
Разрушающее напряжение, МПа при растяжении	0,34	0,17	0,20	0,21
Разрушающее напряжение, МПа при сжатии (с изгибом на 25%)	0,0055	0,0062	0,011	0,013
Относительное удлинение при разрыве, %	398	450	400	350

Эластичные пенополиуретаны имеют высокие тепло- и звукоизоляционные показатели, хорошие диэлектрические и амортизационные свойства. Они способны склеиваться с деревом, металлами, бумагой, тканями и т. п. Эластичные пенополиуретаны на основе сложных полиэфиров имеют более высокую прочность при растяжении, стойкость к окислительному старению, воздействию масел и растворителей, но меньшую упругость и морозостойкость и меньшую стойкость к старению во влажных условиях, чем эластичные пенополиуретаны на основе простых полиэфиров.

Свойства эластичных пенополиуретанов отечественных марок*

Показатель	ППУ-Э	ППУ-ЭТ	ППУ-ЭМ-1
Кажущаяся плотность, кг/м³	25 – 60	30 – 40	30 -50
Прочность при растяжении, Мн/м² (кгс·см)	0,12 (1,2)	0,1 (1,0)	0,11-0,13 (1,1 -1,3)
Относительное удлинение, %	150	100	150 – 170
Эластичность по отскоку, %	15	15	20 – 40
Относительная остаточная деформация при 50%-ном сжатии в течение 72 часов при 20°С, %	10	15	10
Напряжение сжатия при 40%-ной деформации (кгс/см²)	0,0025 – 0,0075 (0,025 – 0,075)	0,003 – 0,01 (0,03 – 0,1)	0,004 – 0,01 (0,04 – 0,1)
Температура применения, °С	от -15 до 100	от -20 до 100	от -50 до 100
Потеря массы при горении (метод «огненная труба»)	—	22	—
Коэффициент звукопоглощения при 250 гц	0,35	0,36	—
при 1000 гц	0,80	0,85	—
при 4000 гц	0,75	0,80	—

*источник – Энциклопедия полимеров под ред. Кабанова В.В. 1974 г, том 2, с.567.

Эластичные пенопласты с закрытыми порами применяют для изготовления поплавковых изделий, механических опор, теплоизоляции для работы при низких (жидкий азот) и относительно высоких (до 120 °С) температурах. Пенопласта с открытыми порами используют для производства губок, подушек, сидений, звукоизоляционных материалов и т. д.

Все большее применение находят интегральные пенополиуретаны, имеющие плотную поверхностную пленку и вспененную сердцевину, причем все изделие образуется за один цикл заливки.

Жесткие пенополиуретаны

Жесткие пенополиуретаны получают главным образом методами заливки и напыления. По первому методу процесс проводят «следующим образом.

При повышенной температуре и перемешивании приготовляют смесь полиэфира с катализатором, эмульгатором и водой. После выдержки при 30 °С в течение 20—30 мин в смесь добавляют толуилендиизоцианат и перемешивают массу 1—2 мин.

При этом температура массы повышается на 5—10 °С, возрастает ее вязкость и происходит частичное вспенивание. Затем массу разливают в ограничительные формы, соответствующие конфигурации изделий. Вспенивание продолжается 30—35 мин.

В течение этого времени форма заполняется пенопластом, который приобретает необходимую твердость и ячеистую структуру. Для получения пенополиуретанов методом напыления на поверхность различных материалов применяют передвижную малогабаритную установку, которая состоит из обогреваемых емкостей для компонентов, шестеренчатых насосов и пистолета-распылителя с мешалкой. Толщина напыляемого слоя составляет 5—50 мм, кажущаяся плотность — от 35 до 200 кг/м³.

Физико-механические показатели некоторых марок жестких пенополиуретанов на основе сложных полиэфиров (продуктов взаимодействия двухосновных кислот с многоатомными спиртами, содержащими свободные гидроксильные и карбоксильные группы) и диизоцианатов (смеси толуилен-2,4 и толуилен-2,6-диизоцианатов) приведены ниже:

Кажущаяся плотность, кг/м³	60	100	200
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа	0,20	0,78	2,45
Ударная вязкость, кДж/м²	0,48	0,39	0,59
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К)	0,024	0,031	0,057
Тангенс угла диэлектрических потерь при 10¹⁰ Гц	1,05	1,1	1,23
Усадка (линейная) за 24 ч, %	0,6	0,3	0,5
Верхний предел рабочих температур, °С	100	130 – 150	170
Водопоглощение за 24 ч, кг/м²	0,2	0,1	0,1

Жесткие полиуретаны характеризуются хорошей формоустойчивостью, имеют высокие тепло- и звукоизоляционные показатели. Они устойчивы к действию кипящей воды, бензина, керосина, смазочных масел, водных растворов солей, этилового спирта и т. п. Пенопласты легко очищаются мыльной водой; они противостоят плесени и гниению. Жесткие полиуретановые пенопласты имеют хорошие электроизоляционные свойства. Кроме того, они проявляют высокую адгезию к дереву, металлу, тканям и другим материалам. Небольшая плотность и малая способность к водопоглощению позволяют использовать жесткие пенополиуретаны для изготовления незатопляемых лодок и понтонов, а также трехслойных и многослойных конструкций, отличающихся высокой теплостойкостью, вибростойкостью и проницаемостью для электромагнитных волн. Жесткие пенополиуретаны применяются в строительстве, авиа-, авто- и судостроении, холодильном деле и т. д. Для улучшения свойств пенополиуретанов и для снижения их стоимости широко используют различные наполнители (стеклянное волокно, стекломаты и др.).

Свойства жестких пенополиуретанов отечественных марок*

Показатель	ПУ-101	ПУ-101Т	ППУ-3С	ППУ-304Н
Кажущаяся плотность, кг/м³	100 – 200	150 – 250	50	30-50
Прочность, Мн/м² (кгс/см²) не менее при сжатии	1,0 – 1,9 (10 – 19)	2,0 – 4,2 (20 – 42)	0,25 (2,5)	0,15 – 0,5 (1,5 – 5)
при изгибе	0,8 – 1,5 (8 – 15)	1,5 – 3,5 (15 – 35)	0,2 (2)	0,2 – 0,9 (2 – 9)
Ударная вязкость кдж/м² или кгс·см/см², не менее	0,4	0,5 – 0,8	0,6	0,4 – 0,6
Коэффициент теплопроводности, вт/(м·К)	0,031 – 0,035	0,033 – 0,047	0,033 – 0,038	0,023 – 0,035
*Ккал/(м·ч·°С)*	0,027 – 0,030	0,028 – 0,040	0,028 – 0,033	0,02 – 0,03
Водопоглощение за 24 часа, %, не более	0,3	0,3	0,3	0,3
Температура применения, °С	от -50 до 150	от -60 до 200	от -60 до 60	от -60 до 100
Диэлектрическая проницаемость при 10¹⁰гц	1,1 – 1,2	1,1 – 1,3	—	—
Тангенс угла диэлектрических потерь при 10¹⁰ гц	0,0015	0,0016 – 0,0020	—	—

* источник – Энциклопедия полимеров под ред. Кабанова В.В. 1974 г, том 2, с.567.

Полиуретановыми пенопластами заполняют зазоры в бетоноконструкциях и полости при изготовлении дверей и оконных рам, производят отделку колпаков, радаров, тропических шлемов, несущих плоскостей и кабин самолетов и др.

Список литературы:
Вандерберг Э. Пластмасса в промышленности и в технике. М., Машиностроение, 1964. 196 с.
Домброу Б. А. Полиуретаны. М., Госхимиздат, 1961. 152 с.
Лафенгауз А: П., Юоичева Е. Я.— В кн.: Пенопласта. М., Оборонгиз, 1960, с. 117;
Павлов В. В., Горячев М, С, Дурасова Т. Ф. Там же, с. 131.
Коршак В. В., Фрунзе Г. М. Синтетические гетероцепные полиамиды. М., изд.-во АН СССР, 1962. 523 с.
Кузнецов Е, В., Прохорова И, Я. Альбом технологических схем производства полимеров и пластмасс на их основе. Изд. 2-е. М., Химия, 1975А74 с.
Лосев И. Я. Тростянская Е. Б. Химия синтетических полимеров. Изд. 2-е. М., Химия, 1971. 615 с.
Николаев А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. Изд. 2-е, М.~Л., Химия, 1966. 768 с.
Саундерс Дж. X., Фриш К. /С. Химия полиуретанов. Пер. с англ./Под ред. X. М. Энтелиса. М., Химия, 1968. 470 с.
Керча Ю. Ю. Физическая химия полиуретанов. Киев, Наукова думка, 1979, 220 с.
Берлин А. А., Шутов Ф. А. Упрочненные газонаполненные пластмассы. М., Химия, 1980. 192 с.
Композиционные материалы на основе полиуретанов. Пер. с англ./Под ред. Ф. А. Шутова. М, Химия, 1982. 214 с.
Дементьев А. Г., Тараканов О. Г. Структура и свойства пенопластов. М., Химия, 1983. 208 с.
Берлин А. А., Шутов Ф. А. Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров М., Химия, 1977, 116 с.
Автор: Коршак В.В.
Источник: Коршак В.В., Технологии пластических масс, 3-е издание, 1985 год
Дата в источнике: 1985 год

Пенополиуретан: технические характеристики, применение

Одним из химических чудес современной химической науки явилось изобретение нового полимера, известного как пенополиуретан. Производится из нефтепродуктов путем химической переработки. Имеет ячейковую структуру, в каждой ячейке находятся пузырьки газа. Варьируя пропорции используемых исходных веществ, получают пенополиуретаны с различными размерами ячеек. Различаются они и по толщине стенок ячеек. В результате могут получаться мягкие и жесткие пенополиуретаны, имеющие различную прочность и эластичность.

Создание этого материала — заслуга немецких ученых под руководством Отто Байера. Действительно, благодаря новым техническим характеристикам отличаются от других материалов множеством достоинств, использование которых позволяет широкое применение изделий из пенополиуретана в различных сферах деятельности.

Классификация пенополиуретана

Виды пенополиуретана в зависимости от прочности ячеек:

обычного типа;
повышенной жесткости;
мягкого и очень мягкого типа;
вязко эластичные и высокоэластичные.

Жесткие ППУ широко используются в строительстве, при ремонте, утеплении зданий и в других вариантах. Проводилось множество исследований характеристик пенополиуретана, в том числе, по искусственному состариванию этого материала. Срок его службы в строительных конструкциях достигает 50 лет. Для успешного его применения необходимо избегать контактов с органическими растворителями и сильными минеральными кислотами. Материал устойчив к действию воды и нефтепродуктов.

Технические характеристики жестких пенополиуретанов

Среди множества пенообразных полимеров сложно подобрать материал, объединяющий в себе столько достоинств:

Высокая теплоизолирующая способность;
Отличное шумопоглощение;
Устойчивость к действию агрессивных веществ;
Низкое влагопоглощение;
Низкая горючесть;
Долговечность в применении;
Экологичность материала, безопасен для человека.

Характеристика теплопроводности ППУ зависит от размеров ячеек, из которых он состоит. Тем не менее, в сравнении с другими теплоизоляторами ППУ является несомненным лидером по показателям теплопроводности, уступают ему в этом даже минеральные ваты.

Шумопоглощение определяется толщиной слоя изоляции, ее демпфирующими свойствами, а также эластичностью и воздухопроницаемостью. Способность ППУ к задержке звуков зависит от характеристики жесткости материала и частоты звуковых колебаний. Для наилучшей защиты от шума предпочтительнее применение ППУ полуэластичного типа.

Пенополиуретан химически устойчив, по этому показателю он превосходит пенополистирол. Он выдерживает действие едких химических паров в допустимых концентрациях, не разрушается под действием масел, спиртов, бензина, устойчив к воздействию эфиров и кетонов, разбавленных кислот. Слой ППУ, нанесенный на металл, защитит его от появления ржавчины. Характеристика эффективности такой защиты варьируется в зависимости от разновидности пенополиуретана.

Влагоустойчивость ППУ достаточно высока. Она также зависит от рецептуры, по которой изготавливался пенополиуретан. Чем выше его плотность, тем меньше поглощение воды. Если необходимо повысить влагостойкость, добавляют специальные вещества (гидрофобизаторы). Например, добавление касторового масла в состав пенополиуретана позволяет в 4 раза уменьшить его водопоглощение.

Характеристика горючести пенополиуретана

Характеристика горючести относит его к веществам с достаточно низкой степенью горения. Применение различных добавок позволяет увеличить его огнестойкость. Изменение химической формулы — более дорогой по стоимости вариант, бюджетной является добавка в рецептуру галогенов или фосфорных соединений. Это позволяет получить устойчивые к возгоранию материалы. Для повышения огнестойкости, не слишком повышая стоимость материала, можно поверх обычного пенополиуретанового покрытия нанести небольшой слой огнестойкого. Это будет вполне разумным вариантом для помещений с высоким риском возгораний, в частности, для отдельных производственных помещений.

Плотность различных пенополиуретанов отличается в зависимости от технологии производства. Материалы с высокой характеристикой удельного веса, до 80 кг на метр кубический, выходят более дорогими по стоимости, с меньшей плотностью — более дешевые.

Долговечность, заявленная производителем, составляет до 30 лет, хотя реальный срок службы намного превышает это значение. Американские и японские специалисты исследовали технические характеристики образцов пенополиуретана, использующегося в строительстве зданий в 70-е годы прошлого века. В результате был сделан вывод, что характеристики образцов материалов, взятых со стен, с крыш зданий, остались без изменений. Прежней осталась и химическая устойчивость, и технические теплоизолирующие свойства.

Применение пенополиуретана

По техническим и экологическим характеристикам пенополиуретан после застывания абсолютно безопасен для здоровья людей.

К плюсам технических характеристик пенополиуретана в качестве утеплителя для различных конструкций можно отнести отличную способность материала «прилипать» к любым поверхностям, независимо от материалов, из которых они изготовлены, и формы покрытия. Характеристики напыляемого пенополиуретана позволяют наносить его на различные материалы: дерево, стекло, металл, бетон, вне зависимости от горизонтального или вертикального расположения конструкции. К тому же, пенополиуретан обладает высокой адгезией и прост в применении, его не нужно дополнительно закреплять на поверхности и чем-либо обрабатывать перед нанесением покрытие.

Из-за небольшого веса при применении пенополиуретан не утяжеляет утепленные конструкции, в строительстве — это значительный плюс. Нанесение пенополиуретана повышает плотность конструкций, на которые его напыляют. Пенополиуретан одинаково хорошо переносит и высокие, и низкие температуры, подобные характеристики делают возможным его применение и снаружи, и внутри помещений, как жилых, так и производственных.

Пенополиуретан, в отличие от других видов утепления (листового или панельного вариантов), не образует швов или щелей, которые необходимо дополнительно заделывать. Он заполняет собой все пространство вокруг утепляемой конструкции, позволяет герметизировать разные неудобные для других видов утепления места, к тому же, не требуется применение дополнительных средств для фиксации к утепляемой конструкции.

Пенополиуретан достаточно дешево обходится при хранении и транспортировке из-за применения компактных исходных компонентов.

Характеристики пенополиуретана идеально подходят для мягкой мебели, массово находит применение в качестве упругого наполнителя в креслах и сидениях, диванах, подушках. Поролон повсеместно вытеснил вату и хлопковую набивку из предметов обихода, одежды и элементов интерьера. С этим материалом знаком практически каждый. Поролон находит применение для различных бытовых нужд, по его характеристикам мало какой полимер может выступить заменителем.

Он находит применение и в качестве наполнителя при обивке мягкой мебели, и для утепления одежды и обуви, и в качестве упаковки, защищающей хрупкие и ценные предметы от ударов при транспортировке. Общее производство изделий из пенополиуретана превысило аналогичные показатели продукции из полиэтилена и полиэтиле́нтерефтала́та (ПЭТ).

Отдельные негативные стороны

Абсолютно идеальных веществ не существует. Кроме положительных сторон, жесткие пенополиуретаны выделяют отдельные характеристики в худшую сторону:

нестойкостью к действию ультрафиолета, необходимо применение защиты штукатуркой, или закрыть панелями, или покрасить.
ограниченностью применения в тех местах, где возможно чрезмерное нагревание поверхностей или высокая вероятность возникновения возгораний.
достаточно высокой стоимостью в случае применения напыления.

Технические характеристики полимера обеспечат его производство и применение еще многие годы.

Технология пенополиуретана, ппу характеристики

История создания и применение ППУ.
Компоненты пенополиуретана и производители сырья.
Получение пенополиуретана, характеристики и свойства.
Оборудование для пенополиуретана.
Бизнес-план по напылению ППУ.

При смешивании всех компонентов в строго заданных пропорциях, которые указаны в паспорте производителя сырья и обеспечиваются применяемым оборудованием ДУГА®, синтезируется пенополиуретан с последующим вспениванием и отверждением. Технология пенополиуретана определяется характеристиками конкретной системы компонентов, в паспорте которых производителем всегда указываются важнейшие параметры, необходимые оператору при получении изделия из пенополиуретана (ППУ): время старта системы – отсчитывается от момента смешивания компонентов до начала вспенивания; время гелеобразования — отсчитывается от момента смешивания компонентов до начала полимеризации, при которой можно получить тянущиеся нити синтезированного полимера; кажущаяся плотность (при свободном вспенивании) – отношение массы полученного ППУ к его объёму. Эти параметры задаются производителями сырья для получения заданного результата, в зависимости от требований, предъявляемых к конечному изделию из пенополиуретана. Например, для напылительных систем ППУ время старта обычно невелико (3-10 секунд), так как ППУ должен начинать вспениваться сразу после напыления на поверхность. У систем компонентов, предназначенных для заливки ППУ, время старта увеличивают (от 15 до 60 секунд) для того, чтобы успеть равномерно залить смесь в полости формы или объекта. Параметр времени гелеобразования важен тем, что с момента его начала происходит резкое повышение вязкости смеси, в результате которого смесь теряет способность к дальнейшему растеканию (это особенно актуально для заливочных систем). Плотность полученного ППУ важна для целей его дальнейшего использования (теплоизоляция или изделия из ППУ). Небольшая плотность подойдёт для качественной тепло-шумоизоляции, повышенная – для обеспечения требуемой жесткости покрытия, высокая – для прочности готовых изделий из ППУ. Технология пенополиуретана подразумевает соединение компонентов путем смешивания в распылителе или заливочном узле с последующим нанесением на поверхность или заливкой в форму: оборудование ППУ ДУГА® — видео напыления. В результате смешивания основных компонентов и прохождения химической реакции из пресыщенной газом жидкости по мере её застывания и увеличения вязкости образуется вспенённый пластический материал – пенополиуретан, часть твёрдой фазы которого заменена газом, находящимся в массе полимера в виде множества ячеек-пузырьков. Максимальное давление впенивающегося ппу в закрытой форме достигает 6 кгс/см².

В зависимости от заданных производителем сырья параметров (скорости роста полимера и реакции газообразования на стадии вспенивания) стенки ячеек оказываются разрушенными или закрытыми, что определяет формирование эластичного или жесткого ППУ соответственно. ППУ характеристики материала, соответственно, будут отличаться. Каждая партия компонентов сопровождается собственным паспортом от производителя. В паспорте указаны наименование организации, марка компонента и номер партии, дата изготовления, характеристики системы и конечного продукта. Профессиональное ППУ оборудование

ППУ характеристики и свойства

Теплоизоляция и паропроницаемость ППУ

Основным и наиболее важным параметром для выбора пенополиуретана в качестве теплоизоляции, является низкий коэффициент теплопроводности ППУ: 0,019 — 0,029 Вт/М*К. Наглядно оценить такое важное качество можно, сравнивая различные строительные материалы, толщину которых нужно применить для достижения одинаковой теплопроводности конструкции: Важнейшими качествами любого теплоизоляционного материала, применяемого в строительстве, являются его низкие коэффициенты теплопроводности и паропроницаемости, экологическая чистота, прочность и водостойкость. Низкая паропроницаемость, вопреки распространённому ошибочному мнению о «дышащих стенах», как обязательном условии качественного экологически чистого жилья, не менее важна, чем хорошая теплоизоляция. Более того, эти два важнейших параметра неразрывно связаны друг с другом. Теплоизоляционные свойства материала напрямую зависят от его способности пропускать воздух. Идеальная теплоизоляция не должна пропускать воздух вообще. В случае высокого коэффициента паропроницаемости материала, он будет впитывать пары влаги, набухать и терять свои основные свойства, то есть перестаёт быть теплоизоляцией. Кроме того, такой утеплитель становится прекрасной средой для развития плесени, грибков и микроорганизмов. Вред от таких «соседей» трудно переоценить. В строительных конструкциях наиболее подвержены таким отрицательным процессам различного вида минераловатные утеплители, неотъемлемым атрибутом применения которых является обязательный монтаж пароизоляционной, гидроизоляционной и ветрозащитной мембран для защиты от пара изнутри помещения и от влаги и ветра снаружи. По сути, необходимость применения паро-, влаго-, и ветроизоляции в конструкциях с применением минераловатных утеплителей нужна именно для того, чтобы не допустить прохождения воздуха и паров влаги через теплоизоляцию и устранить тот самый эффект «дышащих стен». Это вполне объяснимо, так как основной целью теплоизоляционного материала является снижение потерь на отопление или охлаждение, в том числе, блокированием прохождения воздуха через материалы конструкции. Выведение лишней влаги из помещений и приток свежего воздуха снаружи должен обеспечиваться, в первую очередь, грамотно спроектированной вентиляционной системой объекта, а не микроотверстиями конструкций, тем более теплоизоляции. Особенно, если учесть тот факт, что объём выводимой через паропроницаемые материалы влаги в десятки раз меньше, чем требуется в реальной жизни (например, в процессе приготовления пищи, сушке белья, работающем душе в ванной и т.п.). Качественный утеплитель с низкой паропроницаемостью обеспечивает отличную теплоизоляцию, шумоизоляцию, отсутствие сквозняков, пыли и влаги, а также препятствует прохождению влаги через себя в так называемую «точку росы», предотвращая образование конденсата на материалах конструкции. Не менее важную роль играют выдающиеся ППУ характеристики в теплоизоляции скатных кровель. Каждая оттепель зимой связана с появлением опасных сосулек, возникающих при таянии снега не только и не столько от солнечных лучей, но и от плохой теплоизоляции кровли, нагреваемой снизу прохождением тёплого воздуха из помещений. Теплоизоляция зданий и сооружений пенополиуретаном с 95% закрытыми ячейками решает большинство строительных и эксплуатационных проблем, обеспечивая длительный срок службы защищаемого объекта.

Теоретически теплоизоляция любого объекта пенополиуретаном возможна как снаружи, так и изнутри. На первый взгляд, с точки зрения упрощения процесса, утепление, например, стен или кровли изнутри выглядит предпочтительным – нет зависимости от погодных явлений, не требуется подогрев компонентов ППУ в холодное время года, нет дополнительных затрат на строительные леса и подмостки. Однако, с точки зрения технической грамотности такого решения, утепление стен или кровли изнутри не является правильным вариантом. Если даже не учитывать тот факт, что внутренняя теплоизоляция будет уменьшать полезный объём объекта, существует ряд отрицательных последствий внутренней теплоизоляции:

Строительные материалы, из которых построен объект, не будут прогреваться должным образом и начнут постепенно разрушаться под действием окружающей среды и перепадов температур.
Будут образовываться мостики холода в местах примыканий строительных конструкций снаружи объекта, так как не будет обеспечено цельное теплоизоляционное покрытие. Соответственно, будет происходить утечка тепла/холода.
Расположение точки росы при внутреннем варианте теплоизоляции будет смещено уже к границе между теплоизоляцией и стеновой или кровельной конструкцией, что также не будет способствовать долговечности объекта и приведёт к ускоренному разрушению строительного материала, а также будет препятствовать созданию правильного микроклимата внутри помещения.

Учитывая возможные отрицательные последствия внутреннего расположения теплоизолирующего слоя, требования СНиП в области теплоизоляции объекта предписывают размещение строительных материалов с более высокой теплопроводностью и теплоёмкостью (кирпич, бетон, камень) именно с внутренней стороны строительной конструкции.

Примерная схема движения воздуха в типовом коттедже: Для теплотехнического расчёта при проектировании будущего здания или сооружения используют численные показатели коэффициентов теплопроводности и паропроницаемости, параметры которых для большинства применяемых в строительстве материалов приведены в таблице: Сравнительная таблица теплопроводности и паропроницаемости различных строительных материалов (ппу характеристики в сравнении):

Материал	Плотность, кг/м³	Теплопроводность, Вт/(м*К)	Эквивалентная толщина, м (при сопротивлении теплопередаче = 4,2 м²*К/Вт)	Пароницаемость, Мг/(мчПа)	Эквивалентная толщина, м (при сопротивлении паропроницанию =1,6 м²чПа/мг)
Железобетон	2500	1.69	7.10	0.03	0.048
Бетон	2400	1.51	6.34	0.03	0.048
Керамзитобетон	1800	0.66	2.77	0.09	0.144
Керамзитобетон	500	0.14	0.59	0.30	0.48
Кирпич красный глиняный	1800	0.56	2.35	0.11	0.176
Кирпич, силикатный	1800	0.70	2.94	0.11	0.176
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400)	1600	0.41	1.72	0.14	0.224
Кирпич керамический пустотелый (брутто1000)	1200	0.35	1.47	0.17	0.272
Пенобетон	1000	0.29	1.22	0.11	0.176
Пенобетон	300	0.08	0.34	0.26	0.416
Гранит	2800	3.49	14.6	0.008	0.013
Мрамор	2800	2.91	12.2	0.008	0.013
Сосна, ель поперек волокон	500	0.09	0.38	0.06	0.096
Дуб поперек волокон	700	0.10	0.42	0.05	0.08
Сосна, ель вдоль волокон	500	0.18	0.75	0.32	0.512
Дуб вдоль волокон	700	0.23	0.96	0.30	0.48
Фанера клееная ФК	600	0.12	0.50	0.02	0.032
ДСП, ОСП-3	1000	0.15	0.63	0.12	0.192
ПАКЛЯ	150	0.05	0.21	0.49	0.784
Гипсокартон	800	0.15	0.63	0.075	0.12
Картон облицовочный	1000	0.18	0.75	0.06	0.096
Минвата	200	0.070	0.30	0.49	0.784
Минвата	100	0.056	0.23	0.56	0.896
Минвата	50	0.048	0.20	0.60	0.96
Пенополистирол	33	0.031	0.13	0.013	0.021
ПЕНОПОЛИСТИРОЛ ЭКСТРУДИРОВАННЫЙ	45	0.036	0.13	0.013	0.021
Пенополистирол	150	0.05	0.21	0.05	0.08
Пенополистирол	100	0.041	0.17	0.05	0.08
Пенополистирол	40	0.038	0.16	0.05	0.08
Пенопласт ПВХ	125	0.052	0.22	0.23	0.368
ПЕНОПОЛИУРЕТАН	80	0.041	0.17	0.05	0.08
ПЕНОПОЛИУРЕТАН	60	0.035	0.15	0.0	0.08
ПЕНОПОЛИУРЕТАН	40	0.029	0.12	0.05	0.08
ПЕНОПОЛИУРЕТАН	30	0.020	0.09	0.05	0.08
Керамзит	800	0.18	0.75	0.21	0.336
Керамзит	200	0.10	0.42	0.26	0.416
Песок	1600	0.35	1.47	0.17	0.272
Пеностекло	400	0.11	0.46	0.02	0.032
Пеностекло	200	0.07	0.30	0.03	0.048
Битум	1400	0.27	1.13	0.008	0.013
ПОЛИУРЕТАНОВАЯ МАСТИКА	1400	0.25	1.05	0.00023	0.00036
Полимочевина	1100	0.21	0.88	0.00023	0.00054

Теплоизоляция и паропроницаемость ППУ

Широкому распространению в различных областях жизнедеятельности человека пенополиуретан обязан, в том числе, благодаря своей устойчивости к различным агрессивным средам: бензину, морской воде, минеральным маслам, промышленным газам, пластификаторам, растительным и животным жирам, многим кислотам, щелочам и растворителям. Рабочие температуры применения теплоизоляции и изделий из ППУ лежат в диапазоне от -100 ℃ до +150 ℃. ППУ не подвержен влиянию микроорганизмов, плесени. Как и любой полимер, пенополиуретан подвержен постепенному старению и разрушению под действием ультрафиолета. С целью достижения максимального срока службы ППУ, желательно защитить его от попадания прямых солнечных лучей. Современные системы ППУ, включающие необходимые добавки, позволяют получать материал, который является достаточно устойчивым к воздействию УФ-излучения (разрушение внешнего слоя незащищённого от прямых солнечных лучей ППУ не превышает 1 мм в год). При этом нужно учитывать, что на практике пенополиуретан обычно не имеет прямого контакта с ультрафиолетом, как правило, не являясь финишным слоем в конструкции здания, либо будучи защищённым различными покрытиями (штукатуркой, гидроизоляцией, декоративной окраской и т.п.). Учитывая длительный (не менее 20 лет) срок службы ППУ, целесообразно выбирать не менее долговечные финишные покрытия, например, эмали на основе кремнийорганических соединений и т.п. При надлежащей защите ППУ характеристики останутся неизменными на многие десятилетия.

Защитить пенополиуретан и одновременно выполнить качественную гидроизоляцию объекта можно, применяя оборудование для жидкой резины ДУГА®.

Пожароопасность пенополиуретана

С началом бурного развития в прошлом веке мировой химической промышленности и связанного с этим массового применения химической продукции во всех сферах, возникла необходимость в подтверждении пожарной безопасности применяемых материалов. Большинство испытаний и проверок были проведены ещё во второй половине прошлого века. Основные выводы и результаты этих работ относительно пенополиуретана можно свести к следующему: самостоятельно материал не горит и огонь не распространяет. Эти факты подтверждены, в том числе, наглядными испытаниями, многократно проводимыми в разных странах, в том числе во ВНИИПО в России. Наглядные результаты реальной стойкости ППУ к открытому огню сегодня можно без труда найти во многих видеороликах интернета. Например, посмотреть реальное видео горючести пенополиуретана можно на нашем сайте в разделе видео. Группы горючести ППУ различных марок и назначения лежат в пределах от Г4 (сильногорючие) до Г1 (слабогорючие). По степени воспламеняемости большинство пенополиуретанов относится к группе В2 (умеренновоспламеняемые). Непосредственно горению подвержены лишь продукты термического разложения пенополиуретана, которое происходит при нагреве свыше 600℃. Учитывая, что ППУ, как правило, находится в качестве утеплителя снаружи объекта, при достижении такой температуры в слое теплоизоляции, от объекта внутри уже ничего не остаётся. Выход токсичных веществ при нагреве пенополиуретана начинается при температурах от 450℃, а опасная концентрация наиболее опасной токсической составляющей – синильной кислоты – наступает лишь при нагреве ППУ до 1000℃. В случае внешней теплоизоляции из ППУ опасные вещества растворяются в атмосферном воздухе. При достижении подобных температур внутри объекта, наибольшую опасность для здоровья будут представлять уже не продукты выделения ППУ, а угарный газ, который выделяется из многих материалов, например, отделочных, декоративных, тканей, фанеры, ДСП и т.п. при гораздо более низких температурах. Например, продукты разложения древесины, шерсти, некоторых других материалов являются гарантированной причиной гибели живых организмов уже при температуре 400 ℃. Доля опасности для здоровья человека при пожаре именно пенополиуретана уменьшается ещё и в связи с его низкой плотностью, из-за которой количество материала на единицу объёма (а, следовательно, и количество выделяемых вредных веществ) значительно меньше, чем у материалов с монолитной структурой. Теплота сгорания ППУ примерно в шесть раз меньше, чем аналогичный параметр у древесины. Несомненный плюс применения ППУ в виде низкого коэффициента теплопроводности и тут играет важную роль: в случае пожара из-за низкой теплопроводности материал медленно прогревается внутрь своей структуры, что сильно замедляет процесс разложения ППУ и выделения из него вредных веществ. Кроме того, в отличие от многих распространённых материалов, ППУ не способен к самостоятельному тлению. Благодаря отсутствию воздушной тяги через пенополиуретановую изоляцию (в отличие от минераловатных утеплителей) во время пожара не образуется и дополнительный приток кислорода, что является немаловажным фактором замедления распространения горения по объекту. Все эти факты говорят в пользу применения пенополиуретана, как наименее опасного из многих материалов, которые человек использует в своей жизнедеятельности.

Жесткий пенополиуретан: Характеристики материала листового- что это такое? +Фото и Видео

Возможные области применения жесткого пенополиуретана и его характеристики. Химические чудеса света – как же их много стало в последнее время. Одним из таких чудес является изобретение нового, до этого не существовавшего вида полимера, который стал известен миру как жесткий пенополиуретан. Его делают из продуктов нефти при специальной химической обработке и переработке. У него ячейковая структура, в каждой из которой есть небольшие пузырьки газа.

Благодаря варьированию пропорций элементов в составе получается делать разные виды пенополиуретана с разными размерами ячеек. Они отличаются по толщине стенок ячеек. Так, в продаже можно встретить мягкие и жесткие пенополиуретаны, которые отличаются по прочности и эластичности.

Общие сведения

Разработка продукта

Благодарить за создание этого уникального элемента можно немецких ученых, а разработкой руководил Отто Байер. И ведь действительно, благодаря тому, что были созданы новые технические характеристики, материал имеет неоспоримое преимущество над другими по своим достоинствам, а его использование дает возможность использовать материал в разных областях.

Разновидности пенополиуретана

В целом есть следующая классификация, которая была основана по прочности ячеек:

Стандартный.
Повышенной жесткости.
Очень мягкий и мягкий.
Высокоэластичный и вязкоэластичный.

Жесткий пенополиуретан используют при строительстве, ремонте, при утеплении помещения и в других областях. За все время существования было проведено множество исследований характерных особенностей, в том числе и искусственное состаривание материала. Так, есть официальные данные, что минимальная продолжительность эксплуатации – 50 лет. Чтобы применение было успешным, следует избегать контактов с сильными минеральными кислотами и органическими растворителями. Материал признан устойчивым к действию нефтепродуктов и воды.

Интересно, что открытие полимера было произведено в 19370ом году, но свой настоящий триумфальный взлет, массовое распространение и применение было датировано примерно в середине 60-х годов. По характеристикам жесткий пенополиуретан был разделен на более 30-ти модификаций, которые отличаются по технологии и сферам применения.

Технические характеристики жесткого пенополиуретана

Среди подобных пенообразных полимеров достаточно сложно найти такой материал, который будет объединять в себе такое количество преимуществ:

Высокий уровень шумопоглощения.
Высокая способность к теплоизоляции.
Низкий уровень влагопоглощения.
Материал устойчив к негативному воздействию веществ.
Обладает низким уровнем горючести.
Материал экологичный и безопасный для здоровья человека.
Большой срок эксплуатации.
Возможность работы при температуре от -200 градусов до +200 градусов.

Теплопроводность как характеристика жесткого пенополиуретана зависит от того, какой размер у ячеек, из которого он состоит. Но тем не менее, по сравнению с другими видами теплоизоляторов ППУ – явный лидер по уровню теплопроводности, и в этом ему уступают даже виды минеральной ваты.

Толщина слоя изоляции определяет шумопоглощение, а также воздухопроницаемостью и эластичностью. Способность жесткого пенополиуретана к задержке звука во многом зависит от того, насколько материал жесткий и от частоты звуковых колебаний. Для лучшей защиты рекомендуют использовать полуэластичный тип ППУ.

Еще отметим, что материал устойчив к химическому воздействию, и поэтому смог превзойти в этом плане даже пенополистирол. Он может выдержать воздействие химического едкого пара в определенных концентрациях, не будет разрушен из-за воздействия спиртов, масел, бензина, устойчив к влиянию кетонов и эфиров, а также полуразбавленных кислот. Если на какой-то металл нанести слой жесткого пенополиуретана, это даст дополнительную защита. Она будет варьироваться в зависимости от модификации материала.

Высока и влагостойкость. Она тоже во многом зависит от рецептуры, по которой делают пенополиуретан. Прямая зависимость – чем выше плотность, тем меньше поглощение воды, и наоборот. Для повышения влагостойкости нужно добавить гидрофобизаторы. К примеру, если в состав пенополиуретана добавить касторовое масло, водопоглощение будет уменьшено в 4 раза!

Горючесть пенополиуретана

По этой характеристике материал можно отнести к веществам с низким уровнем горения. Благодаря использованию разных добавок получилось увеличить огнестойкость. По стоимости будет куда дороже изменять химическую формулу, а более подходящий вариант – добавки фосфорных соединений или галогенов в состав. Это дает возможность получить практически невозгораемый материал. Для повышения этой характеристики и при этом не увеличивая его стоимость, можно нанести поверх ППУ покрытия еще и дополнительное огнестойкое. Это хороший вариант для помещения, где риск возгорания высок, особенно это актуально в производственных помещениях.

Плотность жесткого пенополиуретана варьирует в зависимости от того, по какой технологии материал был изготовлен. Те материалы, которые имеют высокий показатель удельного веса, т.е. до 80кг/м³ немного дороже, а с меньшей плотностью дешевле.

Производитель дает гарантию срока службы до 30-ти лет, хотя настоящий срок службы намного больше. Японские и американские специалисты изучили все технические характеристики тех образцов, которые были использованы еще в 70-е годы прошлого века. Как вывод – характеристики материала со стен и крыш остались неизменными. Не пострадала и химическая устойчивость, а также теплоизолирующие свойства.

Использование пенополиуретана

По экологическим и техническим характеристикам пенополиуретан полностью безопасен для здоровья человека после застывания.

Обратите внимание, что при первых попытках использования нового в то время материала было запланировано использовать его для интерьера без особых перспектив.

К преимуществам технических характеристик материала в роли утеплителя для всевозможных конструкций можно отнести замечательную особенность материала «прилипать» абсолютно ко всем поверхностям в независимости от материала изготовления и способы покрытия. Благодаря особым характеристикам напыляемого пенополиуретана его можно нанести на любой материал: стекло, бетон, дерево, металл и неважно, горизонтально или де вертикально расположена конструкция. Отметим и то, что жесткий пенополиуретан имеет высокий уровень адгезии и достаточно удобен в применении, его не требуется закреплять на поверхности или обрабатывать каким-либо веществом перед тем, как нанести покрытие.

Благодаря небольшому весу ППУ никак не утяжеляет утепленную конструкцию, а это огромный плюс в строительстве. Еще за счет покрытия из пенополиуретана плотность конструкции становится выше. Он одинаково хорошо переносит и низкие/высокие температуры, что дает возможность использовать материал и снаружи, и внутри производственных и жилых помещений.

В отличие от других видов утепления пенополиуретан не создает щели или швы, которые требуется дополнительно заделать. Наоборот, все пространство вокруг утепляемой конструкции он заполняет, герметизирует различные труднодоступные для разных видов утепления места, и к тому же, не требует использование дополнительных средств для фиксирования к конструкции утепления.

Материал обойдется достаточно дешево при транспортировке и хранении за счет использования компактных исходных данных. Характеристики ППУ идеальны для мягкой мебели, часто его используют как упругий наполнитель в сидениях, подушках, креслах и диванах. Поролон смог вытеснить хлопковую набивку и вату их обихода, элементов интерьера и одежды. Поролон же используют для многих бытовых нужд, и мало какой полимер может стать заменителем по характеристикам.

Его используют также в качестве наполнителя при обивке мебели, для утепления обуви и одежды, в качестве мягкой упаковки, чтобы защитить ценные и хрупкие предметы от ударов при перевозке. Производство пенополиуретановых изделий смогло превысить производство полиэтилена и полиэтилентерефталата вместе.

Недостатки

Но нет ничего идеального, и помимо множества положительных сторон есть и некоторые отрицательные, а именно:

Это далеко не самый стойкой материал по отношению к действию ультрафиолета, требуется использование защитного слоя штукатурки, перекрытие панелями или окрашивание.
Применение ограничено в тех местах, где доступно чрезмерное нагревание поверхности или высокая опасность возникновения возгораний.
При использовании напыления стоимость достаточно высокая.
Пену можно нанести лишь на теплую и сухую поверхность, а это ограничивает применение на открытой строительной площадке зимой.

Заключение

Из всего вышеописанного можно сделать вывод – хотя у материала есть некоторые недостатки, их полностью перекрывают все достоинства, которыми обладает жесткий пенополиуретан.

Выбор компонентов для пенополиуретана и технологические характеристики ППУ

Пенополиуретан (ППУ) – полимер, относится к категории газонаполненных пластмасс. Он получается в ходе реакции двух жидких веществ: полиола и полиизоцианата. Реакция сопровождается процессами нуклеации, вспенивания и образования газонаполненных твердых ячеек.

Действующие вещества реакции полимеризации ППУ

Компонент A: полиол – вязкая жидкость белого цвета, содержащая различные реагенты во взвешенном состоянии. Вещество определяет основные характеристики ППУ: плотноcть, прочность, способность к воспламенению. Свойства полиола определяют ход реакции:

или это быстрое вспенивание и затвердевание;
или пластичное растекание и постепенный переход в твердое состояние.

Компонент B: изоцианат – токсичная горючая жидкость коричневого цвета, легко реагирующая с водой. Изменение пропорций при смешивании компонента B с полиолом влияет на свойства ППУ.
Антипирены (Триxлорэтилфосфат – ТXЭФ) – добавки, мешающие ППУ быстро воспламеняться.

Факторы влияния на технологические характеристики ППУ

Сфера применения. Производитель постоянно работает над свойствами выпускаемого материала, приспосабливая их к требованиям технологии в различных производственных ситуациях. Так, разработан и налажен выпуск ППУ для заливки труб с такими качествами:

повышенная текучесть,
продолжительное время до старта реакции,
замедленное вспенивание.

Увеличение времени реакции на 40-50 сек. позволит материалу заполнить всю поверхность трубы. Предприятие обеспечит также соответствие плотности ППУ требованиям ГОСТа по утеплению трубопроводов. Исследования ведутся с целью создания оптимальных материалов для панелей, декора, заполнения скорлуп. В первую очередь учитываются потребности крупных клиентов, а также рыночный спрос.

Время старта. Так называется период от момента смешивания компонентов до начала вспенивания.

Для процесса нанесения пенополиуретана на поверхности требуется короткий промежуток: 2-7 секунд, чтобы вещество не успело стечь.
При заливке полостей время старта задерживается до 25 сек. — перед вспениванием материал должен заполнить все пустоты.

Данные о времени старта и подъема пенопласта, экспериментально полученные в заводских лабораториях, указываются в сертификате.

Пример. Технологическая проба «Испытание в стакане» (t° реактивов: 20 ± 1° C)

№№	Показатели технологической пробы	Значение	Методика испытания
1	Время старта (сек.)	2-5	По ТУ 6-55-32-89 и по п.7.5 настоящих ТУ
2	Время подъема (сек.)	10-20	По ТУ 6-55-32-89 и по п.7.5 настоящих ТУ
3	Кажущаяся плотность при свободном вспенивании (кг/м³)	35-45	По ГОСТ 409-77 и п.7.5 настоящих ТУ

Плотность. Плотность исходных веществ и готового пенополиуретана имеет различную величину.

Для уменьшения плотности исходных жидкие компоненты нужно подогревать, чтобы их консистенция позволяла нагнетать их с помощью насосов в точных дозах.
Плотность конечного продукта характеризует прочность ППУ, но и увеличивает его расход на 1 м^з.

Пример. Физико-химические показатели жидкостей

№№	Характеристики компонентов	Полиол (Химтраст КАН-40, зимний)	Изоцианат (Миллионат MR-200)	Метод испытания
1	Плотность при 20 оС	1,1-1,15 г/см3	1,22-1,24 г/см3	ДИН 51 757
2	Вязкость при 25 оС	200-300 мПа·с	150-250 мПа·с	ДИН 53 018
3	Срок хранения	6 месяцев	6 месяцев

Оптимальная плотность готового пенопласта при напылении для утепления – 30-40 кг/м3 . При заливке плотность зависит от технологии изготовления изделия.

Уровень горючести. Данный показатель характеризует способность вещества к воспламенению. ППУ – самозатухающий материал с уровнем горючести в диапазоне Г1-Г4. При удалении от источника огня он быстро перестает гореть. Горючесть большинства пенополиуретанов – Г2-Г3.
Пропорции исходных компонентов. Различные соотношения объемов полиола с изоцианатом в реакции полимеризации дают разнообразие характеристик ППУ. Для напыления, к примеру, оптимальной является равная пропорция — 1:1.
Температура полимеризации. Для получения продукта с указанными в сертификате параметрами необходимо выдерживать режим, рекомендованный производителем и проставленный в сертификате. Например, для напыления нужна температура 25-40°. Если она будет ниже, пенополиуретана понадобится больше, и он будет непрочным.
Кто производит ППУ. Фактор производителя существенно влияет на качество выпускаемого полимера. Проверенные временем, имеющие хорошие отзывы компании поставляют материалы с минимальным риском брака. А если он все-таки случился, без проблем делают замену на качественный товар.
Правила хранения.

Полиол сохраняет свойств в течение 6 месяцев, изоцианат – в течение года. Часто компоненты сохраняют способность к реакции и по истечении срока хранения. Перед утилизацией полезно проверить, не сохранилась ли реактивная способность компонентов.
Компоненты ППУ помещают в теплые помещениях в герметичной упаковке (особенно важно это для изоцианата, который реагирует с атмосферной влагой).
Полиол перед употреблением перемешивают не меньше 10-15 минут, компонент B такой подготовки не требует.

Тара. Полиол поставляется преимущественно в синих бочках, а изоцианат – в красных, черных или серо-салатных. Объемы тары:

200-литровые бочки со съемными и несъемными крышками;
50-100-литровые канистры;
еврокубы.

Характеристики ППУ: химические и физические свойства

Индустрия химической отрасли не стоит на месте, а поэтому на рынке регулярно появляются новые продукты и материалы. Одним из таких современных материалов, который обрел невиданную популярность, стал пенополиуретан. Сейчас материал насчитывает несколько десятков видов и широко используется в различных отраслях – от строительства до производства обуви.

Характеристики ППУ определяются входящими в состав компонентами и особенностями процесса изготовления. Дело в том, что пенополиуретан получают из нефтепродуктов в процессе химической реакции. При смешивании компонентов происходит вспенивание. Благодаря ему, образуются газонаполненные поры, которые и обеспечивают отменные теплоизоляционные и другие характеристики пенополиуретана.

Виды пенополиуретана и физические характеристики

Определение свойств и характеристик ППУ зависит от вида материала. По физическим признакам материал классифицируют на жесткий и мягкий (эластичный). Жесткий материал неэластичен, а поэтому сохраняет свою форму, полученную при застывании. Обладает достаточной прочностью, хотя точные показатели зависят от особенностей изготовления и применяемых компонентов.

Эластичный ППУ или поролон существенно отличается свойствами от жесткого материала. Его главное отличие заключается в том, что он легко сжимается при нажатии, но быстро восстанавливает свои прежние формы. Он без труда сгибается, если толщина небольшая. Внешние размеры и характеристики пенополиуретана могут иметь различные показатели, поскольку материал может быть листовым, рулонным, блочным, формованным в виде готовых изделий и элементов.

Свойства и особенности

Среди основных характеристик ППУ стоит отметить:

низкую теплопроводность;
устойчивость к влаге;
стойкость к химическим веществам и агрессивным факторам;
хорошее шумопоглощение.

Особенной характеристикой ППУ также выступает то, что эксплуатировать его можно в широком диапазоне температур. Ему не страшны и сильные морозы, и высокие температуры. Это существенно расширяет сферу применения материала. Он может использоваться при любых климатических условиях, а также в помещениях с особыми условиями (например, с высокой температурой, агрессивной химической средой и так далее).

Сравнение характеристик пенополиуретана с открытыми и закрытыми порами

Характеристики пенополиуретана зависят не только от количества и размера пор. Чтобы это понять, достаточно сравнить характеристики ППУ с открытыми и закрытыми порами:

Плотность материала с закрытыми ячейками колеблется от 25 до 280 кг/м3, при этом количество закрытых пор около 90%. В пенополиуретане с открытыми ячейками их количество составляет не более 50%, а плотность находится в пределах от 8 до 21 кг/м3.
Влагопоглощение закрытопористого материала не превышает 2%. то есть он не способен впитывать влагу. Это нельзя сказать о ППУ с открытыми порами, поскольку он впитывает до 70% влаги.
Коэффициент теплопроводности практически не отличается, хотя преобладание закрытых пор в материале обеспечивает отменные теплоизоляционные свойства.

Характеристики ППУ являются решающим фактором при выборе материала. По всем вопросам вы можете проконсультироваться с нашими специалистами.