Пенополиуретан – свойства материала, преимущества и недостатки, сферы применения

Пенополиуретан – свойства материала, преимущества и недостатки, сферы применения

Востребованность пенополиуретана (ППУ) в различных отраслях неслучайна. Это материал с уникальными теплоизоляционными и защитными свойствами. Хотя он был создан в далекие сороковые прошлого столетия, на лидирующие позиции вышел только через 20 лет. Именно в 60-е года XX века началось массовое производство товаров, удовлетворяющих нужды огромного числа потребителей.

Содержание

1

Что такое пенополиуретан, из чего он состоит, какими свойствами обладает?

ППУ – это газонаполненная пластмасса, имеющая полиуретановую базу. Структура рассматриваемого материала наполняется пузырьками на 95% и более. Фактически ППУ относится к полимерам сложного типа. Его, так сказать, строение представляет цепь мономеров.

От длины газонаполненных органических микрогранульных цепочек зависят механические свойства материала:

Разновидность ППУ	Диапазон величины плотности, кг/м³	Свойства и некоторые примеры использования
Мягкий	5-30	Наполнитель в детских игрушках и предметах мягкой мебели. В совокупности с мягкостью материала, экологичностью и биологической нейтральностью идеально подходит для данного применения
Жесткий	30-80	Высокие тепло- и шумоизоляционные характеристики за счет высокой плотности и прочности, которые незаменимы для строительной области
Повышенной жесткости	Более 80	Отличается хорошими гидроизоляционными параметрами – отличное препятствие на пути влаги. Хорош для стен, перекрытий, крыши

Если говорить об исходных веществах для производства пенополиуретана, то это жидкости с разной степенью вязкости. Их смешивание запускает процесс синтеза и вспенивания.

Из каких же компонентов состоит ППУ:

• Полиольного. Он создает полимерную базу материала. От него зависит какой плотностью, твердостью, горючестью и прочими параметрами будет обладать ППУ.
• Изоционатного. Этот компонент отвечает за реакцию вспенивания.
• Добавочного (обычно антипиренного), являющего катализатором, ускорителем полимеризации ППУ. Влияет на снижение горючести.

Фактически, изменение рецептуры (пропорций компонентов) позволяет получать материал с теми или иными показателями (более твердый или наоборот мягкий).

2

Преимущества ППУ — что считать плюсами и минусами?

Являясь газонаполненным полимером с ячеистой структурой пенополиуретан идеален в качестве утеплителя.

К его основным преимуществам относятся:

 

1. Низкая теплопроводность. К слову, данный параметр превосходит минеральную вату.
2. Отличный звукоизоляционный эффект.
3. Легкость – не утяжеляет конструкции.
4. Высокое значение адгезионной прочности, что называется «липнет» к любым поверхностям.
5. Без проблем крепится или вообще отсутствует необходимость в крепеже (зависит от вида ППУ).
6. Защищает металл от коррозии.
7. Применяется для конструкций различных конфигураций.
8. Длительный срок использования – до 20 лет и более.
9. Обеспечивает пожарную безопасность.
10. Обладает биологической нейтральностью. Своеобразная преграда для микроорганизмов, гниения, плесени.
11. Применяется в широком температурном диапазоне.

 

В числе минусов:

 

1. Необходимо обеспечивать циркуляцию воздуха, иначе будет собираться конденсат.
2. Попадание солнечного света чревато потерей свойств. Поэтому требуется дополнительная отделка.
3. Не горит, но тлеет длительный период, если соприкасается с огнем.

 

3

Виды ППУ — какой из них лучше?

Деление ППУ по основным видам выглядит следующим образом:

Вид	Где применяется	Примечание
Жидкий	Для сложно конструктивных поверхностей с большой площадью, где необходимо проникновение в труднодоступные уголки или для изоляции труб	При помощи пеногенератора смешиваются необходимые компоненты до нужной густоты. Наносится распылителем на имеющуюся основу. После увеличения пенящейся смеси в размерах, она застывает. Недопустимо попадание ультрафиолета. Требуется без крепежная отделка. Без должного опыта работы трудно выполнить качественное утепление
В баллонах	Для труднодоступных мест и участков, имеющих сложную форму – щель между плитами, строительными блоками, около оконные (трубные, дверные) щели и так далее	Выпуск ППУ в баллонах очень облегчает напыление материалам. Теплоизоляция любого места в помещении аналогична работе с монтажной пеной. Особые навыки и приспособления не нужны
Листовой (твердый), к разновидности относят панели ППУ	Для ровных поверхностей (предварительно подготовленных)	Параметры плотности и толщины бывают различными. Выпускается без покрытия или покрывается бумагой (фольгой, стеклопластиком)
Поролон (мягкий ППУ)	Его предназначение – внутренняя теплоизоляция	Характеризуется эластичностью, упругостью, простотой монтажных работ, однако подвержен механическим воздействиям

Каждая разновидность пенополиуретана имеет определенное предназначение, то есть используется для какой-то конкретной цели. Поэтому говорить о том, какой лучше не совсем корректно. Имеет значение объем и характер работы. Например, для утепления одной стены в частном доме подойдет ППУ в листах, для теплоизоляционных работ в многоэтажной постройке зачастую используют пенополиуретан в жидком виде, для ликвидации небольшой щели потребуется ППУ в баллоне и так далее.

4

Сферы применения: для каких целей его применяют или рекомендовано применять

Масштаб применения пенополиуретана впечатляет. О мебельной индустрии и производстве детских игрушек с использованием мягкого ППУ различной плотности уже упоминалось.

Где еще востребован этот материал:

• При производстве обуви – супинаторы и прочие обувные элементы.
• В холодильной технике как хладоизолятор для различных типов холодильников (бытовых, торговых и других).
• При прокладке магистральных трубопроводов как теплоизолятор, включая низкотемпературные трубопроводы в химической отрасли.

• Без ППУ сэндвич панелей не обходится скоростное строительство конструкций промышленного и гражданского назначения.
• Наиболее обширнейшая сфера применения – тепло-, гидро- и акустическая изоляция в строительном секторе (частном и промышленном). Пенополиуретан рекомендован при кровельных работах и возведении фундамента, для наружной или внутренней изоляции стен и балконов.

5

Для каких целей лучше не использовать ППУ в качестве утеплителя?

Антиперенная добавка к пенополиуретану делает материл негорючим, если отсутствует сторонний источник открытого огня. Этот нюанс и следует учитывать при изоляционных работах.

Следующий момент. Не следует оставлять пенополиуретановую «шубу» без защиты. Лучше покрасить утеплитель или использовать иной вид отделки. Это поможет избежать преждевременного разрушения материала. Оно, конечно, не будет быстрым, всего 1 мм за год, но все же следует позаботиться о максимальном сроке службы изоляции.

К сведению. ППУ с открытыми ячейками непригоден, как утеплитель для помещений, находящихся в холодных климатических зонах. Таких в нашей стране более 65%. Здесь неважно, с какой стороны изолируется здание (с внутренней или наружной). Если отсутствует дополнительный теплоизоляционный барьер, соприкосновения теплого воздуха с холодным воздушным потоком не миновать. Это приведет к образованию конденсата. Куда он денется со временем? Его впитает пенополиуретан. Через несколько лет изоляция начнет осыпаться. Такого негативного эффекта не произойдет при закрытых порах утеплителя. Упомянутый материал стоит дороже, зато препятствует проникновению влаги на 100%.

6

Какие изделия делают из пенополиуретана?

Многие и не задумываются о масштабе использования пенополиуретана:

1. Он служит в качестве упаковочного материала для бережной транспортировки хрупких изделий.
2. ППУ различной плотности наполняет спинки, подлокотники, подголовники, сидения и прочие элементы в мягких мебельных гарнитурах.
3. Большинство людей отдают предпочтение пенополиуретановым подушкам и матрасам. Даже чехлы к ним имеют поролоновую основу.
4. Уже никого не удивляет обувь на пенополиуретановой подошве, отличающаяся долговечностью.

Полезными и красивыми изделиями, созданным из ППУ посредством литья, является целый перечень товаров:

• Скорлупы для труб, обеспечивающие теплоизоляцию.
• Панели под звучным названием «Сэндвич».

• Интерьерные элементы. Их список начинается с лепнины, барельефов, статуэток, и заканчивается карнизами, пилястрами, багетами.
• Оформительские фасадные детали. Сегодня балясинами, балюстрадами, колоннами и многими другими предметами из ППУ уже никого не удивишь.
• Вентиляционные элементы.
• Мебельный декор и так далее.

7

Пенополиуретан ГОСТ

Вопрос выбора материала существенно важен.

Компании, специализирующиеся на теплоизоляционных работах, владеют необходимой информацией в полном объеме:

1. Располагают необходимыми лицензиями на ведение данной деятельности.
2. Имеют требуемые сертификаты.
3. Знают, какой материал, и для каких работ требуется.

Безусловно, обычному обывателю, желающему утеплить жилье, трудно разобраться с обилием предложений на рынке. Так или иначе, продавец обязан предъявить покупателю соответствующую документацию. Как правило, это сертификаты, подтверждающие соответствие используемых компонентов установленным ГОСТам и противопожарным нормативам.

Видео сюжет об утеплении дома пенополиуретаном

Автор:

Равиль Салихов

КОММЕНТАРИИ: (0)

характеристики утеплителя, вред для здоровья, свойства и расход

Пенополиуретан – это самый распространенный теплоизоляционный материал. Свойства и теплопроводность полиуретана позволяют использовать его для удержания тепла в трубах, разных емкостях, внутри помещений. Благодаря прочности и износостойкости его часто используют в строительстве. Ведь к основным качествам пенополиуретана относится низкая теплопроводность, безопасность, простота эксплуатации.

Особенности материала

Этот материал представляет собой вспененный полимер, разновидность пенопласта. Это особая пластмасса, состоящая из множества наполненных газом ячеек. Получается, что пенополиуретан всего на 2% – это твердый материал, а остальное – газ. Обычно ячейки заполнены воздухом.

В состав этого материала входят два полимера: полиизоцианат и полиол. Они соединяются вместе и вспениваются. Процесс сопровождается выделением большого количества газа. В течение нескольких секунд он застывает.

При этом образуется эластичный упругий материал разной степени жесткости. От этого зависит сфера его применения. Кроме использования в качестве теплоизоляции пенополиуретан распространен как наполнитель матрасов и мягкой мебели.

Особенности полиуретана

К важным характеристикам пенополиуретана, благодаря которым он так распространен, относятся:

• эластичность, гибкость и упругость объясняется тем, что более 90% его объема занимают пузырьки газа;
• долговечность и износостойкость;
• несколько разновидностей по степени жесткости;
• разные добавки обеспечивают дополнительную защиту от влаги, высокой температуры, шумоизоляцию.

Но основное свойство – это низкая теплопроводность пенополиуретана.

Важно! Он лучше других изолирующих материалов защищает от проникновения холода в помещение, поддерживает нормальную температуру.

Описание

По своим техническим характеристикам пенополиуретан превосходит все остальные теплоизолирующие материалы. Он считается лучше, чем такие распространенные утеплители, как минеральная вата или пенополистирол. ППУ не представляет никакой опасности для здоровья человека, так что часто используется внутри помещений.

Утепление полиуретаном

Теплопроводность

Особенно ценится этот материал за свои теплоизолирующие свойства. Он обеспечивает поддержание комфортной температуры как при зимних морозах, так и во время летней жары. Пенополиуретан имеет очень низкий коэффициент теплопроводности. А чем она ниже, тем меньше материала требуется для утепления и тем лучше он держит тепло.

Шумопоглощение

Высокая плотность пенополиуретана обеспечивают его звукопоглощающие свойства. При его использовании внутрь помещения не будет проходить шум с улицы. Причем изоляция от звуков выше, чем у других распространенных утеплителей.

Химическая устойчивость

Важным свойством этого материала является также его устойчивость к различным химическим веществам. Он не разрушается под действием бензина, большинства кислот, спиртов, масел. Он также не впитывает эти вредные вещества, что обеспечивает его безопасность для использования в жилых помещениях. Кроме того, такая стойкость имеет еще одно полезное свойство: пенополиуретан защищает строительные материалы от гниения и коррозии.

Процесс утепления

Влагопоглощение

Устойчивость этого материала к влаге зависит от плотности. Чем плотнее пенополиуретан, тем степень его водопоглощения меньше. Обычно он накапливает влаги не более 3% своего объема. Это количество можно еще уменьшить благодаря специальным водоотталкивающим пропиткам. В результате этот изоляционный материал не пропускает в помещение влагу из атмосферы. Почти не впитывает он также пар.

Огнестойкость и горючесть

Сам по себе пенополиуретан – это негорючий материал. Он плохо загорается, быстро затухает, не дымит, не выделяет вредных веществ. При строительстве еще дополнительно снижают способность пенополиуретана к горению с помощью специальных добавок. Получается самый пожаробезопасный материал из всех утеплителей.

Плотность

В зависимости от разновидности плотность пенополиуретана может быть разной. Но во всех случаях это очень легкий и упругий материал. В среднем плотность составляет 40-60 кг/м³. Но по этому параметру различают две разновидности:

• ППУ с открытыми ячейками очень эластичный, мягкий, не очень плотный, плотность не более 20 кг/м³;
• ППУ с закрытыми ячейками более жесткий и плотный, плотность его может достигать 150 кг/м³.

Плотность полиуретана

Жесткость

Жесткость этого материала тоже может быть разной. Она зависит от концентрации основных веществ и способа производства. Мягкий эластичный пенополиуретан используется чаще всего в качестве наполнителя мягкой мебели и матрасов.

Важно! Более жесткая разновидность больше подходит для изоляции помещений и коммуникаций.

Долговечность

К преимуществам пенополиуретана относится также срок службы. Он не теряет свои свойства 40-50 лет. Поэтому считается самым долговечным утеплителем.

Экобезопасность

Этот материал используется часто как снаружи, так и внутри помещений. Поэтому многие люди интересуются, не принесет ли пенополиуретан какого-то вреда для здоровья. Исследования доказали, что это самый безопасный утеплитель. Он не выделяет токсичных веществ или вредных испарений, не накапливает влагу и химические вещества, устойчив к образованию бактерий, грибков, плесени.

Экологичность этого материала позволяет использовать его даже в детских комнатах, для производства игрушек, постельных принадлежностей. А благодаря тому, что он не выделяет токсичных соединений, его применяют для изоляции в холодильном оборудовании.

Экобезопасность полиуретана

Вреден ли для здоровья пенополиуретан

Этот вопрос интересует многих. Ведь утепление чаще всего наносится с внутренней стороны стен. А так как это полимерное вещество, произведенное с помощью химической реакции, люди боятся, что он будет выделять токсичные вещества.

Действительно, в то время, когда жидкий ППУ распыляют на стены, его попадание на кожу или в дыхательные пути может быть опасным. Поэтому все работы рекомендуется проводить в респираторе и защитной одежде.

Но после застывания пенополиуретан вред уже не причиняет. А высыхает он за 20 секунд, поэтому готовый слой теплоизолирующего материала абсолютно безопасен.

Процесс напыления

Виды

Различается пенополиуретан по плотности, жесткости, составу. Есть две разновидности: с закрытыми ячейками или с открытыми ячейками. Первый более плотный и прочный, обладает низкой теплопроводностью, поэтому именно он чаще используется для теплоизоляции.

Вторая разновидность состоит их открытых ячеек, заполненных газом. По структуре такой ППУ напоминает губку, он более мягкий и эластичный. Поэтому он чаще применяется в качестве наполнителя.

Выпускается еще высокоэластичный пенополиуретан. Его называют искусственным латексом или пеной с эффектом памяти. Благодаря особенностям ячеек – они разные по размеру и расположены хаотично – этот материал очень упругий, легко меняет форму при нажатии, но также быстро восстанавливается. Его используют для производства ортопедических матрасов, автомобильных кресел, мебели.

Различают также ППУ по форме. Он выпускается в виде листов или блоков, которые можно разрезать. Но в строительстве чаще всего используют жидкую форму этого материала. Он распыляется на разные поверхности, быстро прилипая к ним, а уже через 20 секунд застывает. Это очень удобный и простой способ теплоизоляции.

Вид ППУ

Сферы применения

В качестве теплоизолирующего материала пенополиуретан широко применяется в строительстве. Он может использоваться для утепления кирпичных, бетонных или деревянных конструкций. Им обрабатывают фундаменты, крыши, наружные стены домов. Кроме того, благодаря полезным свойствам этого материала он востребован также в других областях:

• в промышленности и приборостроении;
• в автомобилях, самолетах, морских судах;
• для изоляции трубопроводов, теплосетей.

Эластичные разновидности ППУ широко используются в производстве мебели и постельных принадлежностей. Матрасы и наполнение диванов из пенополиуретана популярны благодаря его свойству сохранять форму, экологичности, долговечности.

Сферы применения ППУ

Обзор производителей

Чтобы утепление дома прошло без проблем, а ППУ оказался качественным, нужно приобретать его у известных производителей. Есть несколько самых популярных фирм:

• SYNTHESIA ESPANOLA S.A. производит разные виды пенополиуретана, материалы отличаются высоким качеством и простотой эксплуатации;
• Ecotermix производит разные системы теплоизоляции, напыляемые виды ППУ;
• Demilec выпускает экологически чистую теплоизоляцию на основе пенополиуретана;
• Bayer – это ведущий производитель химических веществ в мире.

Плюсы и минусы

Пенополиуретан часто используется для теплоизоляции, заделывания щелей и швов. Благодаря легкости, низкой теплопроводности, долговечности он очень популярен. Но перед применением нужно все узнать о его плюсах и минусах. К недостаткам относится его разрушение под воздействием солнечных лучей или высокой температуры. Кроме того, многим не нравится сложность его нанесения и вредность таких работ.

Но достоинств у этого материала больше:

• самым главным плюсом является долговечность пенополиуретана;
• он легкий, поэтому подходит для утепления чердаков и крыш;
• наносится быстро, твердеет за 20 секунд;
• устойчив к перепадам температур от +200⁰ до -200⁰;
• можно наносить на любые материалы, заполняет все неровности и пустоты.

Использовать пенополиуретан для теплоизоляции домов выгодно. Благодаря его полезным свойствам он лучше всех остальных материалов защищает внутренние помещения от перепадов температур и влажности. Это безопасный и долговечный материал, который поможет сделать дом более комфортным.

вред для здоровья. Свойства пенополиуретана

Современный строительный рынок готов предложить своим потребителям как материалы, имеющие многолетнее применение и устойчивую репутацию, так и целый перечень полимеров, пришедших на рынок не так давно и еще только завоевывающих признание покупателей. Именно к этой группе и относят пенополиуретан.

Что это такое – пенополиуретан?

Этот современный строительный материал специалисты относят к группе газонаполненных пластмасс. Пенополиуретан (ППУ) состоит из инертной газовой фазы более чем на 85%. Сфера применения этого материала широка и разнообразна. Однако жесткие споры по поводу того, приносит ли пенополиуретан вред для здоровья, не стихают уже много лет. К самым обсуждаемым с этой точки зрения относят вопросы поведения материала при горении и выделения токсичных компонентов при нагревании.

История появления материала

Датой рождения пенополиуретана можно с уверенностью назвать 1937 год, когда небольшая группа ученых из лаборатории в Левенкузене синтезировала материал с необычными свойствами. В зависимости от того, каков был коэффициент смешивания компонентов нового материала и как быстро проходила реакция, свойства пенополиуретана кардинально отличались. С одной стороны материал был упругий и гибкий, но достаточно непрочный к разрывным нагрузкам. С другой стороны – прочность, твердость, плотность, но хрупкость при изгибании. У материала открывались чрезвычайно широкие перспективы, но Вторая мировая война существенно замедлила их исполнение. Однако начиная с 60-х годов прошлого столетия изготовление ППУ стало развиваться бурными темпами.

Компонентный состав ППУ

Основными компонентами, входящими в состав пенополиуретана и необходимыми для образования и присоединения цепочек полимера являются полиол (компонент А) и полиизоционат (компонент В). Иногда отечественные производители в полиол могут добавлять еще один компонент – катализатор. Основные составляющие пенополиуретана имеют специфический запах и представляют собой жидкость достаточно густой консистенции с оттенками от светло-желтого до темно-коричневого.

Полиол при длительном хранении имеет свойство слоиться, поэтому перед применением его рекомендуют перемешивать. Полиизоционат взаимодействует с водой — при контакте начинается кристаллизация. При длительном хранении на открытом воздухе на поверхности материала образуется пленка. По своему компонентному составу ППУ может быть двух видов – для напыления и для заливки.

Биогенные свойства

Полиолы и полиизоционаты, применяемые для производства ППУ, являются нефтепродуктами. Однако известно, что компоненты пенополиуретана можно вырабатывать и из растительных масел. Оптимальный вариант для этой цели — касторовое масло. Полиольный компонент также можно получить из масел подсолнуха, сои, рапса. Однако стоимость этого сырья достаточно высока и производство экономически нецелесообразно. Биогенные ППУ-материалы выпускаются в небольших объемах и используются для решения очень узких специфических задач.

Свойства ППУ

Пенополиуретан, выпускаемый отечественными и зарубежными производителями, имеет ряд как положительных, так и отрицательных характеристик.

Низкая теплопроводность материала (0,019 – 0,03 Вт/м), практически полная паронепроницаемость, водонепроницаемость делают пенополиуретан прекрасным тепло- и годроизолятором. То же самое можно сказать и о шумоизоляции. Высокий коэффициент адгезии делает возможным нанесение ППУ практически на любую поверхность.

Однако не только положительными качествами характеризуется пенополиуретан. Вред для здоровья человека может быть нанесен во время горения ППУ (при наличии прямого источника огня материал горит). Кроме того, пенополиуретан выделяет в атмосферу токсичные вещества — формальдегиды. Пенополиуретан, компоненты которого вступают во взаимодействие с воздухом и водой, неустойчив к влиянию солнечных лучей. С течением времени он темнеет и отваливается.

Сфера применения ППУ

Этот современный строительный полимер нашел широкое применение в различных областях жизнедеятельности человека. Наиболее широка его область применение в строительстве: теплоизоляция, акустическая и гидроизоляция гражданских и промышленных объектов любого назначения (жилых, загородных домов, цехов, складов, ангаров и т.д.). По причине низкой теплопроводности ППУ используют для утепления не только кровель, но и стен как внутри, так и снаружи зданий. Сэндвич-панели из ППУ незаменимы при строительстве быстровозводимых строительных объектов.

ППУ с плотностью 30-86 кг/м³ (жесткие пенополиуретаны) применяются в качестве шумо- и теплоизоляционного материала. Материал с плотность от 70 кг/м³ имеет плотную структуру, не пропускает воду и с успехом используется для гидроизоляционных работ.

При производстве холодильной техники ППУ применяется в качестве хладоизолятора. Обувная промышленность использует материал для изготовления различных элементов обуви и супинаторов.

Однако есть сферы, где очень сомнительна польза от применения такого материала, как пенополиуретан. Вред для здоровья могут причинить подкладочный материал и наполнители для мягкой мебели, матрацев, подушек и т.п. (пенополиуретан плотностью 5-40 г/м³ — мягкие пеноблоки). Хотя производители ППУ и уверяют, что материал экологически и биологически нейтрален, применение его в качестве наполнителя для детских игрушек также может заставить задуматься родителей о здоровье своих детей.

Сон в объятиях ППУ…

Речь пойдет о таких предметах спальных принадлежностей, как матрасы из пенополиуретана. Вред, и достаточно серьезный, может быть нанесен вдыханием испарений сложных летучих химических соединений (около 30 видов), наиболее опасными из которых являются фенол и 2-этилгексановая кислота. Причем новые матрацы с наполнителем из ППУ выбрасывают в атмосферу в 5-6 раз больше опасных веществ, чем старые. Концентрация паров этих веществ сопоставима с выделениями от нового ламинированного полового покрытия.

Уверения в безопасности матрацев с наполнителем из пенополиуретана сомнительны по той простой причине, что на этапе их изготовления применяют смолы, катализаторы, растворители, активные химические компоненты (фенол!).

Велика ли угроза от фенола?

Фенол считают токсичным веществом по той причине, что он испускает ядовитые испарения, и процесс этот без снижения или потери токсичности может продолжаться годами. Этот химический элемент может стать причиной нарушения деятельности важнейших систем организма человека: дыхательной, нервной, сердечно-сосудистой. Следствием могут стать головные боли, потери сознания, нарушения координации движений. Функционирование почек и печени также может быть нарушено. Постоянный контакт с фенолом и его испарениями может стать причиной появления таких грозных заболеваний, как астма, инфекционные легочные патологии, аллергия.

По мнению ученых, занимающихся исследованиями в этой области, применение пенополиуретана для изготовления детской мебели, матрацев, игрушек необоснованно. ППУ вполне может быть заменен на более безопасные материалы. Если родители озабочены здоровьем своих детей, им надо очень внимательно относиться к выбору для них игрушек и матрацев, в которых в качестве наполнителя может быть использован пенополиуретан. Основная масса цивилизованных стран запретила использование фенола для изготовления товаров повседневного пользования.

Что еще вредно?

Изделия из пенополиуретана достаточно широко применяются во многих сферах жизни человека. Монтажная пена и пенокартон на основе ППУ отрицательно влияют на легкие, кожу, глаза. Плиты для теплоизоляции, изготовленные из пенополиуретана, выделяют в воздух токсичные соединения полиизоцоанатов, способные вызвать аллергию или астму. При нагревании ППУ-плит отопительными батареями или солнечным светом выделение полиизоционата усиливается.

При возникновении пожара ППУ горит и выделяет токсичные газы, что является дополнительным источником опасности и угрозы для жизни. Однако стоит заметить, что в последнее время все больше применяются негорючие виды ППУ, получаемые путем введения в их состав специальных добавок. Такой пенополиуретан вред для здоровья практически не наносит.

Так где же правда?

Пенополиуретан – что это такое? Вред от него или польза? Огромное количество мест применения пенополиуретана в различных сферах жизни человека не позволяет дать однозначный ответ на этот вопрос. Для отраслей строительства это, безусловно, польза, и огромная. Возможность изготовить смесь и нанести ППУ на утепляемую поверхность прямо на строительной площадке снижает сопутствующие расходы и позволяет создать монолитную ППУ-поверхность без щелей при монтаже и мостиков холода. Теплоизоляция магистральных трубопроводов, изоляция низкотемпературных трубопроводов химической промышленности также на сегодняшний момент вряд ли возможна с той же эффективностью, которую обеспечивает пенополиуретан.

Однако применение этого материала при производстве товаров для людей (и для детей в особенности) многим специалистам в этой области видится не совсем обоснованным. Выделение токсичных веществ может оказать негативное влияние на здоровье человека. Еще до 2003 года технология изготовления отечественных компонентов для производства ППУ предусматривала применение высоколетучих эфирных соединений. Сегодня производители уверяют, что от этой технологии отказались. В течение 3 дней после нанесения материал освобождается от небольшого количества газов, оставшихся после реакции компонентов, и после этого пенополиуретан экологически безопасен.

В общем, в каждом конкретном случае, перед тем как использовать изделия из ППУ, надо здраво подойти к оценке всех «за и против» применения этого материала в той или иной сфере жизнедеятельности.

Технология пенополиуретана, ппу характеристики

1. История создания и применение ППУ.
2. Компоненты пенополиуретана и производители сырья.
3. Получение пенополиуретана, характеристики и свойства.
4. Оборудование для пенополиуретана.
5. 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

1. 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/(м*ч*Па)	Эквивалентная толщина, м (при сопротивлении паропроницанию =1,6 м2*ч*Па/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

2. 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®.

3. 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.

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.

 

Полиуретан — что это за материал: виды, характеристики, свойства и состав

В сороковых годах двадцатого века известным немецким ученым Байером Отто Георг Вильгельмом впервые был синтезирован уретановый эластомер, которому суждено сделать революцию в технологиях. Общественность узнала, что это за материал, полиуретан, только через 20 лет.

Что представляет и чем хорош

Синтетическое вещество с полимерной структурой за счет смешивания компонентов, способно приобретать разнообразные качества. Оно может быть пластичным и жестким, а также иметь разные коэффициенты трения. Выдерживает растяжение до 500 % и температурные перепады от -60 до +80 градусов.

Пластик является эластомером, способным вернуть форму после снятия деформационных нагрузок. Основу составляют длинные цепочки из макромолекул уретановой группы. Специфичные черты приобретаются за счет присоединения дополнительных элементов.

Полиуретан технические характеристики: химические и физические свойства

Главным преимуществом этого вида сырья является возможность придания ему самых разных качеств. Как эластомер, он отлично сохраняет геометрию и способен возвращаться к первоначальному состоянию много раз. По этому показателю данный материал опережает главного конкурента – резину. Благодаря этому он показывает высокую износоустойчивость.

Что это такое полиуретан, химический состав материала и свойства

Основные компоненты:

• • полиолы – длинные цепочки;
• • диолы – короткие;
• • диизоцианаты.

За счет комбинации составляющих придаются необходимые качества по эластичности. Получаются устойчивые соединения, сохраняющие свои параметры при разных температурах, несклонные вступать в реакцию с окружающей средой. Пластик удерживает свою структуру в присутствии: масел, кислоты, щелочей и жиров. Не подвергается гидролизу, устойчив к воздействию микроорганизмов (грибков, бактерий, архей). Вещество спокойно переносит умеренное влияние ультрафиолета. Не окисляется озоном, как резина. Это повышает срок службы изделий.

Физические качества

Главное преимущество – это способность временно изменять геометрию и возможность придания разнообразных дополнительных свойств. Продукты на основе этого материала применяются в различных областях промышленности, так как он:

• • способен возвращать начальную форму после снятия усилия;
• • показывает высокую износостойкость;
• • сохраняет добротность при нагреве и охлаждении;
• • не пропускает электричество;
• • имеет коэффициент теплопроводности от 0,19 до 0,25 в зависимости от твердости;
• • создает воздухонепроницаемую пленку;
• • обладает относительно низким удельным весом;
• • возможно создать детали с разными коэффициентами прозрачности.

Виды полиуретана

Химическая отрасль выпускает три основных класса.

Адипрены

Это эластичные вещества, имеющие хорошие характеристики сохранения формы. Из них изготавливают защитные пыльники, протекторы шин для автомобильного транспорта, прокладки и уплотнители, валики для тележек и конвейеров, покрытие для решеток и узлов в обрабатывающей промышленности. Применяют детали в циклонах, грохотах и сепараторах (для предохранения изделий от износа). Изготавливают оправы для литья из гипса и бетона.

Вулколланы

Благодаря повышенной твердости и диапазону температур от -60 до +120 градусов, при которых не меняются параметры, этот материал необходим для создания опор, втулок, сайлентблоков.

Вулкопрены

Это типы, которые используются для последующей вулканизации в сочетании с другими полимерами (каучук). Позволяют достичь высоких показателей по истиранию.

Технические характеристики

Группа имеет достаточно разнообразные свойства в зависимости от молекулярного состава и технологии изготовления. Это определяет распространенность данного сырья в разных сферах жизни.

Особенности:

• • Плотность колеблется в пределах от 30 до 300 кг/м3, и достигается с помощью присадок и способа производства.
• • Обладает твердостью от 40 до 98 единиц по шкале Шору. Это позволяет расширить диапазон использования.
• • Полиуретан обладает большим интервалом температур эксплуатации от -60 до +80 градусов. Существуют виды, способные не утрачивать своих качеств при 140℃.
• • Эластичен. Возможна деформация до 650%.
• • Имеет высокое сопротивление, может работать, как изолятор.
• • Удельная масса маленькая, что позволяет облегчить вес конструкции.
• • Не подвержен разрушению под действием азота, как резина.
• • Устойчив к воздействию углеводородных растворителей (смазочные жиры, керосин, масло, дизельное топливо, изооктан, петролейный эфир).
• • Плохо реагирует на присутствие бензола и толуола. Набухает с увеличением объема до 60 % и теряет свои технические характеристики.
• • Обладает разным коэффициентом трения. Возможно программирование в зависимости от необходимости.
• • Не подвержен к поражению от микроорганизмов и грибков.
• • Возможно придания разного коэффициента поглощения света от прозрачного до черного.
• • Имеет хорошие свойства по водостойкости при комнатной температуре.

Преимущества и недостатки

В зависимости от того, из чего состоит полиуретан, он имеет как положительные, так и отрицательные черты.

К достоинствам можно отнести:

• • Эластичность. По этому показателю он уверенно обгоняет резину.
• • Износоустойчивость. Благодаря этому качеству он нашел широкое применение в обувной промышленности и в изготовлении разных колес и роликов для складского оборудования. На сайте «МПласт» вы можете подобрать необходимые изделия по приемлемой цене.
• • Поверхность имеет гладкую структуру, что позволяет сохранять товарный вид в процессе эксплуатации.
• • Со временем технические характеристики остаются прежними (не подвержен старению).
• • Устойчив к воздействию большинства органических растворителей.
• • Невосприимчив к ультрафиолету.
• • Этому пластику можно придать разный коэффициент трения. В зависимости от потребностей возможно создать скользкую поверхность или хорошее сцепление.
• • Прост при обработке. Допускает литье, термическое формование, вспенивание и другие способы.
• • Не пропускает воздух. Тонкое покрытие делает герметичным.
• • Является диэлектриком. 2 мм не допускают пробоя при приложении 20 киловольт.

К недостаткам относятся:

• • Неустойчивость к средам, содержащим ароматические углеводороды (бензол, толуол), а также к некоторым кислотам, скипидару и хлорсодержащим составам.
• • Ограниченное использование в изготовлении одежды и обуви из-за воздухопроницаемости.  
• • Приобретает ломкость при долговременном воздействии отрицательных температур.
• • Имеет сложную технологию утилизации.
• • С трудом поддается вторичной переработке.

Где используется полиуретан

Химические заводы выпускают этот материал в трех формах: твердый (листовой, прутковый, гранулированный), текучий и пенистый. Первый используется для выпуска прокладок, защитных манжет, втулок, сайлентблоков и уплотнителей прессов. Большую популярность это вещество приобрело при производстве бескамерных шин для спорттоваров (роликовые коньки, скейтборды), для детских колясок, технологического оборудования (рохли, электрокары, складские тележки, направляющие для транспортеров). Эти изделия в широком ассортименте представлены в компании «МПласт».

Жидкий используется для герметичного антикоррозийного покрытия самых разнообразных конструкций: бетонных перекрытий, кровли, поверхности грохотов, транспортерных лент. Он применяется как компонент в составе герметика, клея, лака, краски. При последующей обработке путем вулканизации из него изготавливают сложные защитные элементы: молдинги и манжеты.

Пенистый применяется для утепления зданий, технологических устройств. Из него получаются легкие и эластичные подошвы для спортивной обуви, малонагруженные шины. Перечислить, что делают из полиуретана, не представляется возможным. Этот материал широко востребован:

• • В тяжелой промышленности, где используются вибростенды, и где необходимо применение условно подвижных узлов.
• • В строительной отрасли. Им утепляют поверхности зданий, создают пленку, защищающую от атмосферных воздействий.
• • В автомобилестроении. Из него делают шины, сайлентблоки, манжеты и прокладки, защитные кожухи.
• • В медицине. Широкое распространение получил из-за нейтральности. Изделия не выделяют вредные вещества и не реагируют с лекарственными препаратами. Гибкость и высокая износоустойчивость позволяет применять его в приготовлении протеза, презерватива, имплантата и покрытия для оборудования (костыль, кровать, поручень, инвалидная коляска).
• • В мебельной индустрии. Используется в производстве матрасов, мебели для сада, крепежей, стульев и столов, элементов для декоративной отделки.
• • В изготовлении спортивных принадлежностей: беговых дорожек, роликов, ограничителей в тренажерах, кроссовок и кед, противоскользящих покрытий, пропитка чехлов.
• • В легкой промышленности. Из материала производятся подошвы для обуви, заклепки, коврики для ванной комнаты, ортопедические стельки. Выпускается ткань, имитирующая натуральную кожу.

Из чего и как делают полиуретан

Изначальным сырьем для производства является нефть. Из нее выделяются два основных компонента – изоцианат и полиол. Их процентный состав, а также наличие добавок определяют физические свойства конечного продукта. В результате может получиться твердая, жидкая или тягучая субстанция, пригодная для дальнейшей обработки, как обычный полимер.

С завода волокно поступает на переработку в виде гранул, прутков, листа или в жидком состоянии. Изначально придается соответствующий цвет и степень прозрачности. Такие типы поставок позволяют простыми технологическим решениями изготавливать ту или иную продукцию, необходимую для потребителя.

Методы формовки

Покупателю требуется функциональное изделие, имеющее определенные свойства. Для достижения этого применяются способы обработки, которые аналогичны работе со всеми пластмассами.

Экструзия

Полиуретан полимер отлично подходит для формования методом продавливания. Под давлением нагретый и размягченный материал подается в выходное отверстие экструдера. В этой же зоне происходит отвердение. В результате на выходе получается пруток с заданным сечением или плоский лист. Полученный прокат нарезается или скручивается в рулоны.

Литье

Этот метод является самым распространенным. С помощью него изготавливаются товары со сложной геометрией: втулки, опоры, манжеты, уплотнители, элементы для гидравлики и подшипники. Преимуществом является легкая автоматизация процесса, возможность выпуска больших партий. Для изготовления штучных деталей, размеры которых могут быть до нескольких тонн, используется литье на стенде. В оправу заливается размягченная масса, с последующим отверждением и приобретением устойчивой формы.

Для ускорения процесса в автоматических линиях применяется повышенное давление. Метод мало отличается от технологий изделий из любой пластмассы. Часто необходимо покрыть полимером заготовку из металла. Тогда размягченный полиуретан вручную или под контролем компьютера наносится на вещь. Остывая, слой становится упругим и создает защитную пленку.

Прессование

Подготовленный материал (листовой, прутковый или гранулированный) подается на аппарат, где методом экстремального давления в ограниченном пространстве придается форма. Процесс может сопровождаться предварительным нагревом или размягчением субстанции за счет сжатия. При этом получается деталь с измененными свойствами, имеющая четко заданную геометрию. На производствах такое действие контролируется с помощью программного обеспечения.

Заливка

Для выпуска художественных или штучных изделий используется метод естественного литья. Вручную в подготовленную оправку помещается жидкий материал. Под влиянием высокой температуры или реагентов устройство застывает, сохраняя необходимую конфигурацию. Таким способом можно сделать небольшую серию любых заготовок. Чаще применяется для изготовления больших форм и элементов декора.

Переработка во вторсырье

Устойчивость к атмосферным воздействиям и к влиянию агрессивных сред является проблемой при вторичной переработке уретановых эластомеров. В естественных условиях они не разлагаются десятилетиями. Способность противостоять ультрафиолету и озону делает этот вид пластика вечным загрязнителем окружающей среды. Поэтому остро встал вопрос о рециркуляции.

Существуют несколько методов решения проблемы:

• • Сжигание. Как все углеводороды, полимер хорошо подвержен высокотемпературному окислению. Но технологические присадки содержат вещества, опасные для экологии. При горении продукты распада попадают в атмосферу.
• • Физический способ. Измельченные изделия нашли применение в строительстве, как добавка в бетон, асфальт. За счет этого они приобретают вторую жизнь.
• • Переплавка. При нагреве отходам придается необходимая форма и снова пускается в оборот. Недостатком данного метода является то, что из разнородных составляющих трудно получить продукт с четко заданными характеристиками.
• • Гликолиз – процесс расщепления длинных молекул при высокой температуре в присутствии катализаторов. На выходе получается коротко молекулярные соединения, которые в дальнейшем находят службу в промышленности (производство красок, лаков, добавок в асфальтобетон).
• • Химический способ. Это расщепление цепочек при помощи реагентов. Целью является получение вещества, годного для дальнейшего использования.

Неординарность и интересные факты по применению полиуретана

Возможность придать материалу разнообразные характеристики позволила ему появиться во многих отраслях. Занимаясь спортом, мы используем изделия из этого полимера. Из него делается одежда, обувь, медицинское оборудование. В современном транспорте (автомобили, самолеты, железнодорожные вагоны) давно используют уникальные свойства этой субстанции. Ее неуязвимость стала проблемой для экологии. Несколько лет назад был обнаружен вид грибов, для жизни которых достаточно наличие этого пластика. Pestalotiopsis microspora успешно разлагает полиуретан, при этом его можно употреблять в пищу. Гурманы утверждают, что по вкусу он напоминает хлеб. Может быть, в будущем это станет решением проблемы утилизации.

Напыляемый двухкомпонентный пенополиуретан (ППУ)

Сегодня жесткие пенопласты являются одними из наиболее распространенных строительных материалов. Эти легкие, но достаточно прочные материалы обладают очень низкой теплопроводностью, малой паропроницаемостью, высокой адгезией к бумаге, металлу, древесине, штукатурке и рубероиду.

Пенополиуретан (ППУ) получают из жидких компонентов, дозировка и смешение которых осуществляется при помощи специального оборудования для напыления пенополиуретана (ППУ). И эти пенопласты с одинаковой легкостью изготавливают как на производственных площадях, так и непосредственно на месте применения. Реакции вспенивания и отверждения протекают настолько быстро, что уже через несколько минут после изготовления изделие готово для дальнейшего применения. Жесткие ППУ плотностью 30-35 кг/куб.м, т. е. имеющие 97% газовой фазы, содержат обычно изолированные ячейки диаметром 0,2-1,0 мм.

Механизм образования пенопласта исключительно сложен, поскольку очень быстро увеличивается в объеме при одновременном повышении температуры и вязкости. Полный цикл вспенивания составляет 10-40 сек., затем подъем пены прекращается, и жидкая фаза переходит в твердую.

 

Свойства и характеристики пенополиуретана (ППУ)

 

Уникальные качества жестких пенополиуретанов:

• наименьший коэффициент теплопроводности,
• высокая адгезионная прочность с основанием,
• экологическая безопасность (по результатам санитарно-эпидемиологических исследований разрешено применение пенополиуретанов в бытовых и промышленных холодильниках),
• долговечность (пенополиуретановые покрытия не подвержены разложению и гниению, не разрушаются под воздействием сезонных температурных колебаний, атмосферных осадков, агрессивной промышленной атмосферы),
• способность к акустической изоляции,
• антикоррозийная защита,
• очень малое водопоглощение (пенополиуретан практически не насыщается влагой, но в тоже время «дышит», т.е. пропускает избыток влаги,
• содержащийся в помещении в окружающую среду),
• имеет оптимальное значение паропроницаемости (благодаря этому нет необходимости в дополнительной пароизоляции),
• механическая прочность,
• не поддерживает горение (трудногорючие, ГОСТ 12.1.044),
• и, наконец, высокая технологичность переработки.

 

Применение пенополиуретана:

 

Сравнительные характеристики теплоизоляционных свойств стройматериалов

ПЕНОПОЛИУРЕТАН
МИНВАТА
ПЕРЛИТОЦЕМЕНТ
ДРЕВЕСИНА
КИРПИЧ
БЕТОН

  

Сравнение пенополиуретана с традиционными теплоизоляторами

Тепло-изолятор	Средняя плотность (кг/м.куб)	Коэф. тепло-проводности (Вт/м х К)	Пористость	Срок эксплуатации (лет)	Диапазон рабочих температур
ППУ жесткий	40-160	0.019-0.040	Закрытая	30	-150…+150
Мин.вата	55-150	0.052-0.058	Открытая	3	-40…+350
Пробковая плита	220-240	0.050-0.060	Закрытая	3	-30…+90
Пенобетон	250-400	0.145-0.160	Открытая	10	-30…+120

 

Сравнительный анализ технико-экономической эффективности при использовании ППУ-изделий и традиционной мин.ваты

Характеристики	ППУ	Мин.вата
Коэффициент теплопроводности	0.019-0.040	0.052-0.058
Толщина покрытия	35-70 мм	120-220мм
Возможность использования	Многоразового использования	Одноразовое использование
Эффективный срок службы	25-30 лет	3 года Постепенная потеря теплоизоляционного слоя и теплоизолирующих свойств в следствии осыпания вниз
Производство работ	Круглогодично	Теплое время года, сухая погода
Влага, агрессивные среды	Устойчив	Теплоизоляционные свойства теряются, восстановлению не подлежат
Экологическая чистота	Безопасен. Разрешено применение в жилых зданиях СЭС России	Аллерген
Рабочая температура	-150 …+ 150	350
Производительность Бригада — 3 человека	100-400 кв.м в смену	20-50 кв.м в смену
Фактические тепловые потери	В 1.7 раза ниже нормативных Снип 2.04.14-88	Превышение нормативных после 6 месяцев эксплуатации
Экономика	В следствии низкой теплопроводности позволяет экономить до 30% теплоносителей (газа, мазута)

 

Пожароопасность ППУ. Для определения степени пожароопасности ППУ испытывают на загорание и огне- и теплостойкость, а также находят скорость распространения пламени на поверхности образца.
Отечественный изоцианатуратный пенопласт с высокой тепло- и огнестойкостью получают реакцией тримеризации полиизоцианата в присутствии фреона и активаторов. Пластификация пенопласта обеспечивается гидроксилсодержащими полиэфирами.

Изоцианатуратный пенопласт ППУ можно длительно использовать в качестве теплостойкого, диэлектрика и огнезащитного материала при температурах от —60 до +200°С, а кратковременно — и при более высоких температурах. Он трудно сгораем. При контакте его с открытым пламенем образуется поверхностный слой кокса, защищающий изолированную поверхность от воздействия высоких температур и способствующий гашению пламени.
Так, температура поверхности, изолированной слоем ППУ толщиной 35 мм, не превышает 50°С при воздействии в течение 10 мин температуры 340°С.

Старение. Старение свойственно ППУ так же, как и всем органическим веществам, которые с течением времени изменяют свои свойства под воздействием окружающей среды. Эксплуатационный срок различных материалов определяется стойкостью их к старению, т. е. способностью сохранять свои свойства при эксплуатации на уровне требований технических условий. В связи с этим в течение 5 лет были проведены климатические испытания ряда пенопластов, в том числе и ППУ, в различных Климатических районах : умеренно холодном (г. Владимир), сухом жарком (г. Ташкент), теплом влажном (г. Батуми), очень холодном (Антарктида — станция «Восток»), жарком влажном (в районе экватора). Эти испытания вели в целях изучения более рационального использования пенопластов в различных условиях эксплуатации,определения их гарантийных сроков службы, улучшения эксплуатационных свойств. В результате испытания выявлено влияние на эксплуатационные характеристики пенопластов, химической природы полимеров, ячеистой структуры, видов вспенивающего агента. Установлено, что за указанный срок изменение контролируемых характеристик ППУ было практически невелико и сохранялось на допустимом уровне.

Испытания проводили как на открытых стендах, где образцы подвергались воздействию дождя, ветра, пыли, солнечной радиации, различных температур, так и в складских условиях. Отмечено некоторое деформирование образцов вследствие расширения ППУ, вспененных фреоном, или усадки ППУ, вспененных СО₂. Образцы с естественной коркой более формоустойчивы, чем образцы без корки.

Поскольку в реальных условиях эксплуатации ППУ, получаемые заливкой, чаще всего защищены от непосредственного воздействия окружающей среды, то эксплуатационные условия лучше имитировать при складском хранении. Все исследованные рецептуры ППУ в этих условиях обладали удовлетворительной устойчивостью, стабильностью формы и размеров, а основные физико-механические показатели их практически не изменялись.

В отношении стойкости к старению ППУ следует отметить, что на протяжении почти 15-летнего срока эксплуатации его основные свойства остаются в допустимых пределах. Не обнаружено появление плесени, эрозии, вспучивания покрытия.

Окраска внутри пенопласта практически не изменилась. Цвет наружной поверхности от светло-желтого перешел в темно-коричневый. В местах контакта с металлом отмечено пожелтение слоя ППУ толщиной 5–10 мм. Предел прочности пенопласта при сжатии практически не изменился (при плотности до 80 кг/м3 он составляет 0,45 МПа). Ударная вязкость внутренних слоев увеличилась в 1,5 раза. Коэффициент теплопроводности изменился с 0,033 до 0,041 Вт/(м К). Температура раз-мягчения практически не изменилась (98С), за исключением участков, которые подвергались специальному систематическому воздействию нефтепродуктов; на этих участках температура размягчения снизилась до 65°С, а коэффициент теплопроводности увеличился до 0,046 Вт/(м К). Эти данные хорошо согласуются с расчетными, согласно которым через 30 лет хранения пенопласта коэффициент теплопроводности увеличивается на 15–35°С. Водопоглощение ППУ не превышало 0,15 кг/м кв. Диэлектрические характеристики практически не изменились.

Изменение цвета ППУ (пожелтение) обусловливается наличием свободных аминогрупп в полимере и воздействием света. Интенсивность этого процесса удается снизить изменением рецептур.

Основным фактором, вызывающим разрушение образцов при старении, является ультрафиолетовая радиация. Жесткие ППУ в процессе старения делаются более хрупкими, эластичные — более жесткими (особенно, в начале процесса). Выявлено, что свойства ППУ при старении изменяются главным образом в поверхностном слое при относительной стабильности свойств внутренних слоев.

Токсичность ППУ. В процессе получения ППУ в той или иной степени бывают токсичными, так как этим свойством обладают некоторые из их исходных компонентов, поэтому при получении ППУ нужно строго руководствоваться инструкциями по технике безопасности. После завершения процесса отверждения ППУ нетоксичны.

В результате проведенных исследований выявлено, что при сгорании ППУ выделяются следующие токсичные газы: НСN, угарный газ СО, углекислый газ СО₂.

При отсутствии воздуха заметное количество этих газов выделяется при температуре 500°С, причем НСN адсорбируется частицами дыма. При продувке воздуха через поры ППУ резко (до максимума при температуре 500°С) возрастает выделение и последующее окисление НСN, ускоряются разложение полимера и вывод газообразных продуктов из зоны реакции. При свободном горении НСN образуется в меньшем количестве. По данным исследований с точки зрения выделения НСN по сравнению с азотсодержащими материалами, включая шерсть и шелк, ППУ являются менее токсичными. Причина этого в том, что при размягчении ППУ образуется жидковязкая масса, удерживающая HCN в зоне реакции, благодаря чему он успевает разложиться, а это ведет к снижению токсичности продуктов сгорания ППУ.

Испытания, проведенные на мышах, показали, что токсичность продуктов разложения ППУ значительно ниже токсичности продуктов разложения древесины и каучука в тех же условиях.

По данным зарубежных исследовании («Еuгорiег Ро1уmег» 1974, 10, № 9, р. 871; 1975, 11, № 2, р. 138), содержание окислов азота в продуктах деструкции ППУ при температурах от 600 до 1000°С находится в пределах 0,2–2,0% массы исходного продукта и мало зависит от температуры. При сгорании эластичных ППУ выделяется от 0,7 до 1,6% изоцианата, имеющегося в полимочевине и золе, а концентрация его мало зависит от температуры.

В общем случае токсичность продуктов сгорания ППУ зависит от степени насыщенности данного объема изделия или конструкции пенополиуретанами (в кг/м3) и особенностей использованной марки ППУ. Наличие одновременно и других полимерных материалов, подверженных горению, усиливает степень токсичности, наличие вентиляции снижает ее. Для устранения опасности токсикации при разработке конструкций из ППУ желательно получать консультацию в Институте охраны труда и профзаболеваний АМН России.

Исследования токсикологических свойств ППУ, наряду с разработкой новых нетоксичных марок, продолжаются.Эти исследования включают качественную и количественную оценку загрязнения воздуха в процессе вспенивания, наличия запаха, степени воздействия на организм. На основе полученных результатов уже рекомендовано использовать ППУ при строительстве жилых и общественных зданий, в промышленном строительстве и машиностроении, включая судостроение и авиастроение.