Пенополиуретан

Пенополиуретан - легкий и прочный гидротеплоизоляционный материал, имеющий своеобразную структуру, благодаря которой обладает самым низким коэффициентом теплопроводности и самым малым водопоглощением в сравнении с другими теплоизоляционными материалами

В начале 30-х годов Карозерс (США) провел исследования по синтезу полиамидов. На основании этих исследований в концерне "I.G.Farbenindustrie" (Германия) начались работы по созданию полимерных материалов, подобных полиамидам.

В результате были изобретены новые полимеры — полиуретаны. В 1937 году в Германии Отто Байером был получен первый жесткий полиуретановый пенопласт. Уже в 1944 году в Германии было организовано промышленное производство пенополиуретанов на основе сложных полиэфиров, и их аналогов на основе более дешевых простых полиэфиров. В Европе массовое производство эластичных ППУ. началось с 1955 года.

Работы того периода преследовали цель заменить полиуретанами такие стратегические материалы, как натуральный каучук, сталь, пробку. С того времени эта область химии полимеров развивалась бурными темпами. В разработку химии ПУ внесли вклад практически все промышленно развитые страны. В нашей стране интенсивные исследования в этом направлении начаты в 60-х годах группой ученых из Института химии высокомолекулярных соединений АН УССР под руководством академика Ю.С. Липатова. Велись работы также в Институте высокомолекулярных соединений РАН, Институте химической физики РАН, московском и казанском химико-технологических институтах и других вузах и научно-исследовательских институтах. В результате проведенных исследований были созданы тысячи полиуретановых композиций и многочисленные технически ценные материалы на их основе.

Сегодня пенополиуретан активно используется во многих сферах - космической, военной, в промышленности и быту.

Резкое повышение цен на нефть в 1974 и 1976 гг. и последовавший за этимэнергетический кризис заставил европейские страны и США разработать национальные энергетические программы, стимулирующие рациональное использование энергоресурсов в большинстве областей деятельности. Наряду с развитием традиционных и альтернативных источников энергии на первый план были поставлены меры по экономии энергоресурсов.

С этого времени в США и Западной Европе широкое применение получают системы теплоизоляции трубопроводов пенополиуретаном конструкции труба в трубе-трубы ппу-предизолированные трубы. Трубы ппу на почти 40летнем опыте применения в сферах теплоснабжения и ГВС, магистральных нефтегазопроводов, конденсатопроводов доказали свою экономическую и технологическую эффективность. Долговечность пенополиуретана оценивается в 25 — 30 лет, а труб ППУ 30-35 лет. На практике же в Германии, США, Канаде, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают образцы пенополиуретана с труб, залитых в 70-х годах прошлого века, и корректно формулируют — «свойства не изменились».

Многочисленные санитарно-гигиенические исследования, проводившиеся во всем мире, в том числе и у нас в России, доказали, что эти материалы, изготовленные по стандартной рецептуре, абсолютно безопасны для здоровья человека.

1. Строительство быстровозводимых промышленных и гражданских объектов (теплоизолирующая и несущая способность жестких ППУ в составе сендвич–конструкций)
2. Строительство и капитальный ремонт жилых зданий, индивидуальных домов, коттеджей (Теплоизоляция наружных стен, внутренняя изоляция кровли, изоляция оконных проемов, дверей и т.д.);
3. Промышленное и гражданское строительство (наружная гидро–и теплоизоляция кровли жестким ППУ методом напыления);
4. Трубопроводный транспорт (теплоизоляция мазуто– и нефтепроводов, высокоэффективная изоляция низкотемпературных трубопроводов на объектах химии методом заливки под предварительно смонтированный кожух);
5. Тепловые сети населенных пунктов (теплоизоляция жестким ППУ трубопроводов горячего водоснабжения при новой прокладке или при капитальном ремонте с использованием различных технологических приемов методами заливки и напыления). Нанесенная таким образом изоляция позволяет создать монолитное, полностью гидроизолирующее покрытие трубы. Дополнительной защиты не требуется – только покраска для защиты от прямых солнечных лучей.

В качестве материала с самыми высокими теплоизоляционными показателями он просто и без проблем применяется в качестве материала для утепления кровли (внутренней или наружной), промерзающих стен, холодных ангаров, трубопроводов. Высокая адгезия пенополиуретана к любым строительным материалам позволяет обходиться без крепежных элементов при выполнении работ.

Напыление ППУ – наиболее перспективный метод создания тепло– и гидроизоляционных покрытий. Способность пенополиуретана покрывать поверхность сложной формы с хорошей адгезией гарантирует архитекторам возможность проектировать и осуществлять теплоизоляцию различных элементов зданий, имеющих сложные формы: выступы, арки, колонны и т.д.

Пенополиуретан идеально подходит для ремонта поврежденных кровель (с любым углом наклона) старых зданий с недостаточной теплоизоляцией. Как показывает опыт, например, при покрытии кровли методом напыления ППУ, экономия времени по сравнению с традиционными методами, составляет до 80%, а экономия денежных средств – до 50%. Благодаря технологическим свойствам пенополиуретан идеально подходит для утепления чердаков, внутренней стороны крыш (прекрасно ложится даже на вертикальную поверхность), а также на вертикальных строительных элементах, таких как стены и фасады. Кроме того, ППУ – идеальное средство изоляции пола.

Долговечность ППУ оценивается в 25 – 30 лет, но и это не предел. В Германии, США, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают с труб образцы ППУ, залитого в 70–х годах прошлого века и корректно формулируют – «свойства не изменились». Нет химических причин для разрушения правильно сделанного ППУ. Более 90 % ячеек ППУ замкнуты, то есть представляют собой пластиковые капсюли, заполненные углекислым газом. ППУ строительного назначения паро–, газо–, водонепроницаемы. По теплопроводности ППУ конкурентов не имеет. Отечественные ППУ массового применения устойчиво держат l = 0,028 Вт/мЧград и имеют тенденции в ближайшие 2 – 3 года опустится до l = 0,02 Вт/мЧград. Ближайший по качеству (но уступающий по технологичности) экструдированный пенополистирол имеет l = 0,03 Вт/мЧград и снижения коэффициента теплопроводности не предвидится.

В отличие от большинства теплоизоляционных материалов теплопроводность ППУ от влажности среды не зависит (чего не скажешь, например, о минеральной вате, пенополистироле), хранение под дождем и снегом – нормальное.

Пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он плавится только там, где на него воздействует открытое пламя.

При напылении теплоизоляционный слой наносится на любую поверхность с любой конфигурацией непосредственно на месте применения,слой пены схватывается практически мгновенно. При этом вся поверхность крыш оказывается закрытой сплошным водонепроницаемым слоем жесткого пеноматериала. Залить ППУ можно в любую полость, объем которой соответствует порции подачи компонентов.

Совершенная технология обеспечивает наиболее сжатые сроки работ. При напылении слой получается целостным, без стыков, по которым происходит со временем разрушение покрытия. При заливке все пространство полости заполняется однородным материалом.

При отсутствии механических повреждений срок службы не менее 25 лет;

Применение в широком диапазоне температур (от –150оС до +145 оС);

Коэффициент теплопроводности (0,019 – 0,040) Вт/мхГрад;

Материал биологически нейтрален, устойчив к микроорганизмам, плесени, гниению;

Относится к группе трудносгораемых материалов, самостоятельного горения не поддерживает;

Водопоглащение материала с поверхностной пленкой при влажности 98% за 24 часа – 0,04 % или 2 г/м2 .

В мире существует ряд показателей, которые свидетельствуют о степени развитости государства. Северная Америка потребляет 5 кг полиуретанов на душу населения, Азия – 0,6 кг, Япония – 4 кг, Европа со средним Востоком и Африкой потребляют 1,8 кг, в самой Европе в среднем около 4 кг, а в России – чуть меньше 1 кг.

Есть такой показатель: условная экономия энергии через 50 лет. Если ППУ при эксплуатации могут достигнуть этого срока, то срок жизни минваты – максимум 15 лет. В условной экономии между этими материалами существенная разница. Цена конструкции, когда мы сравниваем ППУ и минвату, практически одна и та же. Только вес конструкции с минватой больше, стоимость монтажных работ значительно выше, разрешающая нагрузка составляет примерно 20–30% разрешающей нагрузки ППУ.

Если сравнивать данные по применению различных теплоизоляционных материалов в строительстве за 2003 год, то ППУ в Европе составляют 7–8%, в России – 1 %. Доля ППУ в составе панелей в Европе – 95%, в России – 5%. Комментарии излишни, но безграничный потенциал использования пенополиуретана в России бесспорен.

Любой теплоизоляционный материал на 80–90 % состоит из воздуха, поэтому гораздо удобнее и выгоднее изготавливать утеплители на месте строительства, нежели гнать «вагон или фуру с воздухом» из другого конца страны.

Из одной тонны полиуретановой композиции можно получить 20 кубометров ПЕНОПОЛИУРЕТАНА. Тонна – это четыре 200 литровых бочки. Технологичность, экономическая целесообразность и удобство – очевидны. Вместо того чтобы КАМАЗами доставлять на стройплощадку готовый утеплитель, достаточно одной Газели, которая привезет в нужное место установку, компрессор и сырье. Помимо этого, если завести на стройплощадку готовый утеплитель, его следует там хранить, при его монтаже на конструкции необходимы различные дополнительные трудоемкие технологические операции (крепеж плит, их закрытие). Все это становится не нужно, если объект утепляется ПЕНОПОЛИУРЕТАНОМ на месте.

Пенополиуретаны находят разнообразное применение в различных сферах деятельности благодаря своим уникальным свойствам:

• низкий коэффициент теплопроводности в пределах 0,019...0,04 Вт/м*К;
• высокая тепло- и морозостойкость (от -100 до +150 °С);
• устойчивость к действию микроорганизмов и агрессивных сред (морская вода, бензол, бензин, дизельное топливо, минеральные масла, промышленные газы, растительные и животные жиры, пластификаторы, кислоты и основания, за исключением некоторых растворителей и концентрированных кислот);
• стойкость к воздействию открытого пламени и теплового излучения (группа горючести Г2 (по ГОСТ 12.1.044);
• высокие гидроизолирующие свойства - до 95 % закрытых пор. Пенополиуретан практически не насыщается влагой (влагопоглощение составит не более 1-3 % по объему), но в то же время "дышит", т.е. пропускает избыток влаги, содержащийся в воздухе помещений, в окружающую среду. Он имеет оптимальное значение паропроницаемости, благодаря чему нет необходимости в дополнительной пароизоляции конструкции;
• не подвержен воздействию плесени;
• широкий диапазон кажущейся плотности - 25...1000 кг/м3;
• высокие прочностные характеристики: Разрушающее напряжение не менее:
• при сжатии 0,15...1,0 МПа
• при изгибе 0,35...1,9 МПа;
• высокая адгезия к различным материалам:
• древесина (фанера) 1,5 кг/см2
• чугун, металлические поверхности 2,0 кг/см2
• алюминий 1,0 кг/см2
• нержавеющая сталь, волокнит 1,5 кг/см2
• бетон 2,5 кг/см2;
• экономичность и отсутствие текущих затрат на периодический ремонт и восстановление поврежденных теплоизолирующих покрытий;
• не вызывает коррозию металла при использовании качественного сырья и правильном монтаже;
• устойчив к старению, разложению и гниению;
• обладает хорошим звукопоглащением - степенью поглощения звуковой энергии частицами воздуха внутри ячеек;
• не является строительным материалом для гнезд грызунов;
• обладает высокой стойкостью при воздействии химических соединений (за исключением некоторых растворителей и концентрированных кислот);
• экологическая безопасность при эксплуатации.

В качестве примера эффективности использования пенополиуретановой теплоизоляции приводим сравнительные характеристики с другими теплоизолирующими материалами: