Пенополиуретан технические характеристики

Технические характеристики пенополиуретана

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

Формы выпуска пенополиуретана

Существуют следующие формы выпуска ППУ:

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

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

Характеристики ППУ мягкого (поролона)

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

Характеристики пенополиуретана жесткого

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

Свойства пенополиуретана

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

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

Расход пенополиуретана для разных типов поверхности:

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

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

Преимущества утеплителя ППУ

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

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

Консультация специалиста по ППУ теплоизоляции

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

Свойства и характеристики пенополиуретана

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

Сравнение характеристик ППУ с другими теплоизоляторами

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

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

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

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

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

Технические характеристики ППУ

Приемущества ППУ

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

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

Адгезионная прочность ППУ

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

Долгосрочное поведение

Долговечность ППУ оценивается в 25-30 лет, но и это не предел- В Германии, США, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают с труб образцы ППУ, залитого в 70-ых годах прошлого века и корректно формулируют – «свойства не изменились». Нет химических причин для разрушения правильно сделанного ППУ. Более 90% ячеек ППУ замкнуты, то есть представляют собой пластиковые капсюли, заполненные газом, с теплопроводностью ниже, чем у воздуха.

Результаты промышленной эксплуатации подтверждают поведение ППУ в лабораторных условиях.

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

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

Огнестойкость ППУ

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

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

Биологическая устойчивость ППУ

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

Устойчивость ППУ к химикатам

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

Применение пенополиуретана

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:

1. Высокая теплоизолирующая способность;
2. Отличное шумопоглощение;
3. Устойчивость к действию агрессивных веществ;
4. Низкое влагопоглощение;
5. Низкая горючесть;
6. Долговечность в применении;
7. 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.