Выбор компонентов для пенополиуретана и технологические характеристики ППУ

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

Действующие вещества реакции полимеризации ППУ

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

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

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

Факторы влияния на технологические характеристики ППУ

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

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

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

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

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

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

Пример. Технологическая проба «Испытание в стакане» (

t° реактивов: 20 ± 1° C)

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

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

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

Пример. Физико-химические показатели жидкостей

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

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

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

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

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

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

жесткий эластичный трудносгораемый утеплитель марки ППУ-ЭР

Уже длительное время листовой пенополиуретан по праву считается одним из наиболее популярных стройматериалов. Огромное разнообразие в применении этого уникального материала позволяет использовать его не только в виде утеплителя при сооружении зданий, но и при изготовлении тканей и мебели.

Особенности

Пенополиуретан представляет собой синтетическую пену в виде прямоугольного полотна, которое имеет различную толщину и является удобным в применении.

По сути, пенополиуретан можно охарактеризовать как разновидность пластмассы. ППУ изобрели в далеком 1937 году немецкие ученые под руководством химика Отто Байера. В то время материал еще не пользовался такой большой популярностью, однако было понятно, что он обладает уникальными свойствами, и что его ожидает множество возможностей для дальнейшего использования в производстве.

В наши дни пенополиуретан пользуется большой популярностью. Изготовление ППУ является вполне осуществимой задачей. Это легко сделать прямо на стройплощадке, для этого всего лишь нужно соблюдать необходимые пропорции специальных ингредиентов. Пласты делают при помощи заливки компонентов нефтехимической переработки в специальную форму. После тщательного перемешивания происходит распределение смеси в подготовленные формы с прессом, где материал затвердевает и принимает необходимую форму и размеры.

По своей структуре материал получается пористым, с наличием ячеек, которые заполняются газообразным веществом. Размеры ячеек влияют на плотность материала.

По типу жесткости различают несколько видов листового пенополиуретана:

• стандартный вариант;
• жесткий материал;
• пенополиуретан повышенной жесткости;
• высокоэластичный;
• эластичный трудносгораемый.

Жесткий эластичный трудносгораемый утеплитель марки ППУ-ЭР обладает высокими теплоизоляционными свойствами. Его технические характеристики делают материал незаменимым при обустройстве зданий и промышленных предприятий. Этот материал используется в областях производства с большой долей ответственности, таких как автомобильная промышленность и авиация.

Жесткий листовой пенополиуретан отлично зарекомендовал себя при утеплении стен. Этот материал производится в форме плит и обладает шумоподавляющими свойствами. Монтаж стен в здании производится как с наружной, так и с внутренней стороны. Жесткий пенополиуретан отлично подходит для утепления трубопроводов. Зачастую применяют специальные формы, прикрепляющиеся на трубы при помощи хомутов или проволоки, что, в свою очередь, помогает сохранить тепло и защищает их от повреждений и низких температур воздуха.

Плюсы и минусы

Пенополиуретан является современным строительным материалом, который имеет прочную структуру и теплоизоляционные свойства. Область применения пенополиуретана довольно разнообразна и включает в себя множество отраслей производства, таких как строительство зданий, авиация, автомобильная промышленность, изготовление игрушек и мягкой мебели.

Главные положительные стороны материала можно обозначить следующим образом:

• материал не вызывает аллергических реакций;
• в нем не образуются грибок и плесень;
• является устойчивым к перепадам температуры;
• удобный в работе;
• широкий спектр деятельности;
• высокие показатели звукоизоляции.

ППУ для производства мебели не представляет собой благоприятную среду для обитания насекомых. И также его основным плюсом является способность принимать различные необходимые формы, что немаловажно при изготовлении обивок для мебели, сидений и матрасов.

Несмотря на существенные плюсы, пенополиуретан имеет и отрицательные стороны.

• Негативное влияние ультрафиолетового излучения способствует быстрому износу. В качестве защиты можно использовать штукатурку или краску.
• Пенополиуретан – это трудносгораемый материал. Большая температура не приведет к возгоранию, однако утеплитель может начать тлеть. Такой процесс можно остановить при охлаждении материала. Поэтому там, где поверхность может начать греться, лучше отказаться от использования ППУ.

Технические характеристики

В качестве утеплителя пенополиуретан имеет значительное превосходство над другими стройматериалами. Обычно в строительстве применяется жесткий пенополиуретан, который обладает отличными энергосберегающими качествами в виде высокой плотности до 70 кг/м3 и низкой теплопроводности от 0,02 до 0,03 Вт/м.

В целом для ППУ жесткого типа характерны следующие особенности:

• низкая водопроницаемость;
• высокая прочность;
• разнообразные способы изготовления материала;
• большой диапазон рабочих температур;
• устойчивость к осадкам, химическим элементам, радиации и коррозии.

В целом пенополиуретан листовой является современным стройматериалом, который нашел широкое применение в разных отраслях производства, среди которых строительство, мебельная и швейная промышленность.

Этот универсальный полимер в виде пены не поддается влиянию влаги и температуры. Пенополиуретан долговечен в эксплуатации и имеет высокие санитарно-гигиенические нормы, что делает его безопасным для здоровья и жизнедеятельности человека.

Подробнее о преимуществах пенополиуретана вы узнаете в следующем видео.

Характеристики плит ППУ

Плиты из пенополиуретана могут использоваться в качестве теплоизоляции для внешней и внутренней изоляции стен, полов, перекрытий, кровель зданий и сооружений, помещений различного назначения, как жилых и административных, так и промышленных. Благодаря малому весу, применение плит ППУ не приводит к значительным нагрузкам на фундамент зданий и сооружений. Плиты ППУ обладают уникальными свойствами, таким как долговечность, устойчивость к механическим нагрузкам, тепло и морозостойкости, благодаря чему позволяют значительно уменьшить расходы на эксплуатацию зданий и сооружений.

Среди преимуществ плит из пенополиуретана можно отдельно выделить:

• Высокие теплоизоляционные свойства
• Низкие показатели коэффициента термического расширения
• Перепады температур не изменяют форму и свойства материала
• Низкое водопоглощение
• Малый вес
• Легкий монтаж
• Возможность механической обработки
• Материал не подвержен плесени и гниению
• Долговечность (срок эксплуатации более 50 лет)
• Устойчивость к повреждению грызунами
• Стойкость к воздействию химических средств и атмосферным осадкам
• Экологичность
• Возможность повторного использования после демонтажа

Физико-механические характеристики плит из ППУ

3, не менее	55 — 60
Разрушающее напряжение при сжатии, кПа, не менее	200
Разрушающее напряжение при изгибе, кПа, не менее	300
Температура размягчения по Вика при нагрузке 10Н, °С, не ниже	120
Теплопроводность, Вт/м·°К, не более	0,028
Водопоглощение за 24 ч, %, не более	1,5

Сравнительная характеристика плит ППУ и плит из пенополистирола

Наименование материала	Плиты ППУ	Плиты из пенополистирола
Внешний вид	прямоугольные облицованные плиты, торцы выполнены в четверть	прямоугольные необлицованные плиты
Коэффициент теплопроводности	0,028 не изменяется на протяжении долгих лет эксплуатации	0,040 увеличивается после 1-2 лет эксплуатации
Рабочая температура	от — 200 °С до +130 °С, допустима обработка горячим битумом	от — 80 °С до + 80 °С
Химическая стойкость	пенополиуретан стоек к действию растворов щелочей, разбавленных кислот, бензину	пенеполистирол растворим в бензине, солярке
Стойкость к замораживанию/оттаиванию	свыше 50 циклов	15 циклов

Плиты ППУ имеют стандартный размер 1200х600 мм с толщиной 30, 40, 50 мм. Для лучшей стыковки торцы изделий изготавливаются в четверть.

При необходимости возможно изготовление теплоизоляционных плит ППУ не стандартных размеров по техническому заданию заказчика.

Типоразмеры плит ППУ

Плиты, мм
1200 х 600 х 20 с четвертью
1200 х 600 х 30 с четвертью
1200 х 600 х 40 с четвертью
1200 х 600 х 50 с четвертью
1200 х 600 х 30 без четверти
1200 х 600 х 60 без четверти
1020 х 1020 х 60 без четверти
1360 х 1100 х 30 с четвертью
1400 х 180 х 180 без четверти
2100 х 800 х 40 без четверти

Существует несколько покрытий для защиты плит ППУ от внешних воздействий: фольга, стеклопластик, ламинированная бумага, стекловолокно.

Алюминиевая поверхность плиты ППУ отражает тепло, тем самым улучшая теплоизолирующую способность. Объекты применения: бани, сауны, перекрытия плоских и скатных кровель.

Плита ППУ отделанная стеклопластиком имеет гладкую, легко поддающуюся очищению, герметичную поверхность, обладает хорошей химической стойкостью. Объекты применения: внутренние стен, потолки, холодильные камеры.

Плиты ППУ со стекловолокном являются оптимальным решением при использовании в качестве утеплителя с применением в дальнейшем отделки штукатурными растворами, так как стекловолокно обладает высокими эксплуатационными и адгезионными свойствами.

Монтаж плит из ППУ

Монтаж производится с помощью клея или механически, при помощи пластиковых дюбелей.

Для теплоизоляции плоских крыш плиты ППУ крепятся механически или на клей. В случае крыш с уклоном плиты укладываются в ячейки между стропилами.

При изоляции стен плиты ППУ могут применяться как обкладные элементы под штукатурку по наружной кладке.

Плиты ППУ возможно применять при укладке в пол систем отопления.

Монтаж плит ППУ к стене осуществляется с помощью дюбелей, а стыки обрабатываются специальным клеем.

Цена на Плиты ППУ варьируется в зависимости от толщины и материала, из которого производится изделие.

Исходя из написанного выше, можно с уверенностью сказать, что плиты ППУ самый эффективный и оптимальный плитный материал для сохранения тепла. Основные выгоды его использования: долгий срок эксплуатации, экономия на отоплении и ремонте, экологичность и безопасность для здоровья.

Утеплитель ППУ. Характеристики жесткого и мягкого пенополиуретана

Минеральная вата

Одним из самых распространенных теплоизоляторов на российском рынке является минеральная или каменная вата. Это волокнистая плита, получаемая из частиц различных каменных пород. Её преимущество в относительной дешевизне и устойчивости к высоким температурам. Главными недостатками являются недолговечность, сложность установки и гигроскопичность. В процессе эксплуатации минвата набирает влагу, даёт усадку и выделяет вредную пыль в помещение. Частицы воды, накапливающиеся в теле изоляционного слоя, замерзая и оттаивая в течение года, разрушают структуру плиты изнутри. Крупицы базальтового материала, попадая в воздух, со временем оседают в лёгких, вызывая серьёзные заболевания. Минвата — это потенциальный источник фенолформальдегидных смол и каменной пыли, что делает её небезопасным строительным материалом для человека. В Европе, и особенно в Германии, серьёзно озабочены данным вопросом.

Также реальная теплопроводность минплиты повышается почти в 2 раза в первые несколько лет эксплуатации, что в купе с ошибками в монтаже в разы увеличивает вероятность возникновения конденсата в толще утеплителя. Вбирая в себя влагу вата, перестаёт служить теплоизолятором. Монтаж базальтовой плиты — это крайне трудоёмкий, длительный процесс, сопряженный со строгим соблюдением технологии, скрупулёзным монтажом мембран и соблюдением размеров. Поэтому ошибка в усьановке может привести к порче теплоизолятора за относительно короткий эксплуатационный срок. Стоит напомнить, что пленки и мембраны, используемые при монтаже минваты, обычно имеют высокий класс горючести, соответственно пожароопасны. Также, стыки минплит вызывают утечки тепла и образование конденсата, который приводит в негодность всю конструкцию. Кроме того, большой вес минплит нередко оказывает повышенное давление на утепляемую конструкцию, что небезопасно при теплоизоляции старых построек.

Применение пенополиуретана в строительстве для утепления дома: Инструкция +Фото и Видео

Области применения пенополиуретана. Есть 7 чудес света, но одним из необычных материалов в современной химической науке является создание нового полимера, который стал известен миру как пенополиуретан. Его делаю из нефтепродуктов при помощи специальной химической обработки. Материал обладает ячейковой структурой, а в каждой из них находится по пузырьку газа. При установлении разных пропорций исходных материалов можно получить пенополиуретаны с разными размерами ячеек.

Отличаются он и по тому, какая у ячеек толщина стенок.  В результате есть мягкие и жесткие пенополиуретаны, которые отличаются по эластичности и прочности.

Создание уникального материала

Этот процесс является ничем иным, как заслугой немецких ученых, которые смогли добавиться невероятного результата под руководством Отто Байера. И правда, благодаря новинке в технических материалах, которая отличается от других и имеет массу преимуществ, мы получили много областей применения пенополиуретана, которые затрагивают разные сферы деятельности человека.

Материал и его классификация

Разновидности пенополиуретана зависят от  прочности ячеек:

• Стандартного типа.
• Мягкого и сильно мягкого типа.
• Повышенной жесткости.
• Высокоэластичные и вязкоэластичные.

Жесткий пенополиуретан используют в строительстве, при утеплении зданий, ремонте и в других ситуациях. Были проведены много исследований по характеристикам материала, а особенно по искусственному состариванию. Итак, результат не может не радовать – срок службы минимум 50 лет. Для успешного использования следует избегать контактов с сильными минеральными кислотами и органическими растворителями. Материал обладает устойчивостью к действию нефтепродуктов и воды.

Интересно, что полимер открыли в 1937 году, но его триумфальный взлет и обретение популярности пришлось примерно в 1960 год. Жесткий пенополиуретан имеет больше 30-ти модификаций, которые отличаются по техническим характеристикам и которые используют в различных сферах.

Техническая составляющая жестких пенополиуретанов

Среди огромного количества полимеров пенообразного вида сложно выбрать второй такой материл, который будет сочетать в себе столько достоинств:

1. Отличная способность к теплоизоляции.
2. Высокий уровень шумопоглощения.
3. Низкий уровень влагопоглощения.
4. Устойчивость к воздействию агрессивных составов.
5. Низкий уровень горючести.
6. Долговечность (срок эксплуатации минимум 50 лет).
7. Материал экологически чистый и безопасный для человека.

Характерные особенности применения пенополиуретана зависят от размера ячеек, из которых он состоит. Но все же, в сравнении с другими теплоизоляторами пенополиуретан является лидером по всем показателям, а особенно по теплопроводности, так как в этом ему уступает даже минеральная вата. Определить шумопоглощение можно по толщине слоя изоляции, ее эластичностью, воздухопроницаемостью и демпфирующими свойствами. Способность пенополиуретана к задерживанию звуков зависит от частоты колебаний звука и жесткости материала. Для лучшей защиты от шума советуют применять полуэластичную разновидность ППУ.

Еще пенополиуретан является химически устойчивым материалом, и по этому показателю он мог обогнать даже хваленый пенополистирол. ППУ может выдерживать воздействие едкого химического пара (в нормальной концентрации), и не будет разрушен под действием спирта, масла, бензина, а также имеет устойчивость к кетонам, эфирам и разбавленным кислотам. Нанесенный на металл слой ППУ отлично защитит его от образования на поверхности ржавчины. Эффективность в этом случае во многом зависит от разновидности материала.

У ППУ достаточно высокая устойчивость к влаге. Она во многом зависит от рецептуры, по который был изготовлен пенополиуретан. Так, чем выше плотность, тем меньше материал будет поглощать влаги. Если вы хотите повысить уровень устойчивости, можно воспользоваться специальными веществами, которые названы гидрофобизаторами. К примеру, при добавлении в состав пенополиуретана касторового масла вы уменьшите водопоглощение в 4 раза!

Горючесть материала

Применение пенополиуретана достаточно широко и благодаря тому, что это вещество с низкой степенью горения.  Использование всевозможных добавок дает возможность повысить уровень огнестойкости. Изменять химическую формулу не всем по карману, а вот добавить в рецепт фосфорные соединения или галогены куда проще и выгоднее. Это даст возможность получить невозгораемый материал, при этом не слишком повышая себестоимость материала. Это достаточно разумный вариант для помещений, где риск возгорания слишком высок, а именно, для производственных помещений.

Плотность разных видов пенополиуретана отличается из-за того, что технология производства разная. Материала с хорошими характеристиками удельного веса, до 80 кг на 1 м³ по стоимости дороже, тогда как при меньшей плотности цена ниже.

Производитель заявляет, что долговечность при эксплуатации лишь 30 лет, хотя на самом деле эта цифра намного больше. Японские и американские специалисты активно занимаются исследованием образцов пенополиуретана, который использовали в строительстве домов в 70-е гг. В результате они сделали вывод, что весь материал, который брали в качестве образца с крыш и стен остался без изменений. В исходном состоянии остались показатели химической устойчивости и технических теплоизолирующих свойств.

Использование пенополиуретана

Область применения ППУ широка

Так как по экологическим и техническим характеристикам после застывания это самый безопасный и экологичный материал.

Обратите внимание, что при первичном использовании такого необычайного по структуре материала планировали использовать пенополиуретановые изделия для интерьера, и не было никаких серьезных планов на будущее.

К достоинствам в плане технических характеристик можно отнести и то, что материал обладает отличной способностью «прилипать» к любой поверхности, причем это не зависит от материалов, из которых их сделали, и формы покрытия. Благодаря свойствам напыляемого пенополиуретана можно наносить его на любые материалы – дерево, бетон, стекло, металл и неважно, как расположена конструкция – вертикально или горизонтально. Помимо этого, пенополиуретан имеет высокую адгезию и удобен в применении, его не нужно будет закреплять на поверхности и обрабатывать перед тем, как наносить на поверхность.

Благодаря малому весу применение пенополиуретана упрощает ремонт – он не утяжеляет конструкцию, что является значительным плюсом в строительстве. ППУ хорошо переносит и низкие, и высокие температуры, что дает возможность использовать его и для обработки помещений внутри и снаружи, причем и в жилых, и в производственных помещениях.

В отличие от других утеплителей (листовых или панельных) пенополиуретан не образует щелей и швов, которые нужно заделывать. Он отлично заполняет пространство вокруг конструкции, которую утепляют, и дает возможность все загерметизировать, в том числе и те места, которые неудобно заделывать остальными материалами.

При хранении и транспортировку ППУ обходится дешево, так как для его изготовления используют компактные исходные элементы. По своим характеристикам пенополиуретан отлично подходит для мягкой мебели, и его часто используют при создании наполнителя для диванов, кресел и подушек. Последнее время поролон стали применять намного чаще, чем хлопковую набивку и вату. Этот материал знает каждый, и его можно применять для разных бытовых нужд.

Негативные стороны ППУ

Но, идеального материала не существует, во всяком случае, пока что. Помимо достоинств, у жестких пенополиуретанов есть и некоторые недостатки:

• Материал неустойчив к действию УФ лучей, требуется использовать штукатурку или окрашивание стен, иногда используют закрытие панелями.
• Ограничение использования в тех местах, где может быть чрезмерное нагревание поверхности или высокий шанс возгорания.
• Высокая стоимость при напылении.

Технические характеристики ППУ дадут возможность использовать его и дальше во многих сферах деятельности человека.