Пенополиуретан напыляемого типа в строительстве

/ / Пенополиуретан напыляемого типа в строительстве

Пенополиуретан (сокращенное обозначение - ППУ) относится к категории композитных полимерных материалов. В качестве наполнителя используется газовая фаза.

Структура пенополиуретана ячеистая. Это повышает его способность к изоляции тепла и звука.

Низкой теплопроводностью отличается пенополиуретан с закрытыми ячейками — именно он рекомендуется в строительстве. Материал с закрытыми ячейками дает низкую теплопроводность, во многом из-за своей структуры. Не только строение ячеек тормозит потерю тепла, но и заполняющий внутренние полости газ.

Кажущаяся плотность — должна соответствовать минимальному значению коэффициента теплопроводности

«Кажущаяся плотность» указывает на содержание полимера в пенопласте и является важным параметром макроструктуры. Кажущуюся плотность определяют по ГОСТ 409-77. Она помогает понять соотношение основного вещества и газа, в зависимости от веса продукции.

На рисунке ниже, представлена зависимость коэффициента теплопроводности пенопластов от их кажущейся плотности. Она более сложная, чем прямая, вопреки мнению большинства специалистов:

Зависимость коэффициента теплопроводности от кажущейся плотности

Еще один важный показатель – степень замкнутости ячеек — определяется объемным содержанием открытых и закрытых пор в образце. Как было сказано, чем больше у ППУ закрытых ячеек, тем ниже его теплопроводность за счет высокой концентрации газа.На рисунке выше показано – минимальный коэффициент теплопроводности не соответствует наименьшей кажущейся плотности. Поэтому для экономии нужно применять полимерные материалы той кажущейся плотности, которая соответствует минимальному значению коэффициента теплопроводности.

Степень замкнутости ячеек - чем больше закрытых ячеек, тем лучше

Важно знать связь между коэффициентом теплопроводности и диаметром ячеек, созданных внутри ППУ. Прямое соотношение показано на рисунке 2. Чем меньше диаметр ячеек, тем меньше коэффициент теплопроводности.

Зависимость коэффициента теплопроводности от диаметра ячеек

Интересная особенность ППУ заключается в понижении теплопроводности вместе с понижением температуры окружающей среды, потому что газ внутри ячеек охлаждается и становится более разряженным. Так, мелкоячеиистый пенополиуретан со средним коэффициентом теплопроводности 0,025 Вт/м·К при понижении температуры резко улучшает свои теплоизоляционные свойства. Это важная особенность для условий российского климата, потому что когда на улице становится холоднее, ППУ пропускает меньше тепла.

Теплопроводность пенополиуретана снижается с уменьшением кажущейся плотности. Оптимальным считается показатель плотности р = 40 – 60кг/м3.

Состав газа в ячейках: чем выше молекулярный вес газа, тем ниже теплопроводность

Еще один фактор при выборе материала – состав закаченного внутрь ячеек газа. Если у газа высокая молекулярная масса, то коэффициент теплопроводности будет ниже. В таблице указано соотношение параметров для распространенных разновидностей заполнения ячеек – разных типов фреона, пентана, изопентана, циклопентана, воздуха и углекислого газа.

По данным таблицы 1 видно, что показатели вспенивателей Фреона-11 и Фреона 141b по теплопроводности самые низкие (низкая теплопроводность еще обозначается как k-фактор).

Таблица 1. Физико-химические характеристики различных вспенивателей

Физико-химические характеристики вспенивателей

Монреальский протокол подписанный СССР в 1987 году предписывает полное выведение из обращения фреона-141b к 2030 году на территории Российской Федерации. При этом, доказательств влияния фреона на озоносодержащий слой нет.

Кроме состава газа, на теплопроводность влияет плотность ППУ, его структура. На это указывают наблюдения – тепло может проходить через пар, полимерную сетку, радиацию, внутреннюю конвекцию ячеек. Были проведены многочисленные западные исследования, анализирующие скорость старения пенополиуретана, а также влияние на его параметры внутренней газовой фазы.

K-фактор пенополиуретана вспененного фреоном-11 составляет минимум 0,014-0,016 Вт/м·К, вспененного фреоном-141b составляет минимум 0,019-0,021 Вт/м·К, теплопроводность ппу вспененного воздухом — 0,032 Вт/м·К.

По результатам многочисленных исследований, было определено, что изменение показателей теплопроводности напрямую связано с замещением внутренних газов в закрытых ячеек воздухом. Чем его больше, тем быстрее материал будет терять тепло. Фреоны (CFCs) намного медленнее выходят через стенки ячеек и замещаются воздухом, чем углекислый газ (диоксид углерода). Хотя последний обладает более низкой теплопроводностью. На само замещение пенообразователя, напрямую влияет поверхностная плотность ППУ, степень его ячеистости.

Это легко проследить на стандартном примере. Если взять ППУ с низкой плотностью р = 30 - 35 кг/м3 и ячеистостью до 85%, то при повышении температуры, внутри будет увеличиваться давление и ячейки начнут разрушаться. За счет этого станет наблюдаться сильная усадка слоя изоляции. Особенно это характерно для продуктов с низкой плотностью, для вспенивания которых использовались фреоны. Если же в производстве применялись другие газы, такие, как двуокись углерода, то и скорость усадки будет меньше. При сохранении плотности помещение будет меньше терять тепло, а отделка окажется практичнее. Учет особенностей изменения структуры важно для определения мест возможной отделки – внутри или снаружи здания.

На ухудшение теплоизоляционных свойств влияет образование внутри конвекционных потоков. Они создаются, когда ячейки слишком крупные или сквозные. Проверить партию можно просто, разрезав слой и посмотрев на его внутреннюю структуру.

Применение материалов при отделке на открытом воздухе потенциально связано с порчей. На то, насколько ППУ хорошо защищен от внешних угроз, влияет качество образованной на его поверхности корки из спрессовавшихся ячеек. Она также влияет на способность сохранять форму, не трескаться и не растягиваться.

Со временем корка может разрушаться. Такой процесс называется эрозией или старением пенополиуретана. Основными факторами риска развития деструктивных явлений остается сильное воздействие высоких температур, влажность и количество получаемого ультрафиолета. Потому в северных районах ППУ стареет медленнее, чем в южных. Исследования показали, что разница иногда может составлять до двух-двух с половиной раз.

Постоянные показатели теплопроводности зависят от климатического района. Подробно это расписано в таблице ниже:

Таблица 2. Значение постоянной К, характеризующей влияние климатического района на скорость эрозии пенопластов при атмосферном старении

Значение постоянной К, характеризующей влияние климатического района на скорость эрозии пенопластов при атмосферном старении

Чтобы сохранить основные характеристики ППУ, важно чтобы в нем оставалась неизменной замкнутость ячеек. От деформации они могут соединяться друг с другом – это приводит к возникновению конвекционных потоков.

На скорость эрозии материала, его внутренней деформации и изменения строения ячеек будет влиять кажущаяся плотность, использованные при производстве полимеры.

Многие исследователи проводят параллели между матричными материалами и монолитными полимерами. Несмотря на то, что полимеры близки по скорости строения, ячеистая структура тормозит его – макроячейки не дают появиться трещинам.

Проводились исследования ППУ со средним уровнем плотности – р = 50 кг/м3. Они показали, что даже после 15 лет использования пенополиуретана, внутренние изменения оказались незначительными. Поменялся цвет, особенно в местах соприкосновения с металлом. Незначительно увеличился коэффициент теплопроводности, и слабо поменялась температура размягчения.

Исследования показали, что главным врагом является солнечная радиация. Со временем она вызывает разрушение поверхностного слоя. Но ультрафиолету удается уничтожить до 5 мм внешнего слоя. При этом внутренние слои сохраняются – потому и не наблюдается серьезной просадки технических характеристик.

Токсичность

Заказчики задаются вопросами о степени токсичности материала. Продукт является токсичным только на этапе производства из-за токсичности исходного компонента — полиизоцианата. После застывания массы, она не представляет опасности.

О том, насколько низка опасность для человека, говорит применение ППУ в медицине (хирургическая вата, повязка для ран).

Вопрос о потенциальном биологическом воздействии на пенополиуретан поднимается также часто. Ученые отмечают, что больше всего опасности разрастания грибка или скопления других микроорганизмов, наблюдается в продукции с открытыми ячейками, при установке во влажных и теплых помещениях. В случае с закрытоячеистыми разновидностями, степень защиты будет намного выше.

Водопоглощение

Чем меньше впитывание воды, тем больше устойчивость к деформациям из-за перепада температуры и опасность внутренней порчи. Степень влагопроницаемости напрямую зависит от плотности материала. Характеристики показывают, что для большинства видов вспенивателей, поглощение жидкости составляет от 1 до 4% за сутки контакта с водой.

Важно удерживать ППУ от намокания и по причине увеличения коэффициента теплопроводности. На каждый 1% впитанной воды по массе, приходится рост теплопроводности на 4%, что сильно уменьшает защиту здания. Для важных пространств лучше всего использовать продукцию с высокой степенью плотности. Лучше позаботиться и о дополнительной гидроизоляции.

Область использования

Сфера применения ППУ привязана к его плотности. Есть следующие параметры:

  • Р = 6 - 15 кг/м3. Продукт отличается хорошими звукоизоляционными свойствами, подойдет в качестве сорбента для нефтяной промышленности, а также при использовании в качестве амортизирующего слоя упаковки.
  • Р = 36 - 38 кг/м3. Пенополиуретан подойдет для заполнения внутренних полостей в ограждениях и перегородках, улучшения защиты не только от теплопотери, но и от проникновения посторонних звуков.
  • Р = 6 - 35 кг/м3. Применяется не так часто, потому что требует дополнительной изоляции – это сильно повышает стоимость строительства и выполнения проектов различной сложности.

Отдельно стоит сказать о ППУ на водном вспенивателе. Они довольно распространены, но отличаются малой адгезией, в том числе, межслоевой. Еще один недостаток – усадка почти на 20%, при том, что многие альтернативы дают только до 10% усадки. В списке потенциальных проблем – высокий коэффициент теплопотери, не дающий создать изоляцию нужного уровня качества.

О каталитических смесях

При проведении работ по напылению, важно подобрать правильные каталитические смеси. Распространены третичные амины с высоким уровнем активности. Они смешиваются с другими аминными катализаторами. Это помогает сильно повысить реакционную способность.

Специалист должен обращать внимание на степень концентрации катализатора. Если она слишком низкая, тогда весь напыленный слой будет постепенно стекать по поверхности. Это создает наплывы, проблемы с выравниванием покрытия.

Толщина напыляемого слоя

Большинство специалистов сходятся во мнении о том, что толщина слоя напыления для одного прохода должна составлять около 25 мм. На самом деле, оптимальная толщина слоя не должна составлять 15 мм. Тогда в стандартную рекомендуемую изоляцию для многих регионов страны – 50 мм, можно поместить сразу несколько слоев. Это дополнительно увеличивает уровень непроницаемости за счет роста степени защиты.

Важно понимать, что, если работы проводятся в сложных условиях, а сотрудник не обладает должным уровнем квалификации, может возникнуть большая погрешность в нанесении. Тогда нарушится проектная паропроницаемость состава.

Большое внимание должно уделяться и условиям проведения работ. Все специалисты должны быть оснащены индивидуальными средствами защиты. Доступ на объект посторонних в процессе проведения напыления запрещен – это может привести к отравлению и другим проблемам со здоровьем.

Необходимые условия для напыления ППУ

Если напыление проводится на открытом воздухе, температура должна быть выше +10 градусов. Многое зависит и от типа подложки. Пенополиуретан распыляется на металл, дерево, бетон. Есть технологии работы и при минусовых температурах, но это тема для отдельной статьи.

Максимальная скорость ветра составляет 7 километров в час. Важно, чтобы погода была сухой и безветренной.

Нарушение условий распыления приводит к тому, что частицы начинают оплывать или относится в сторону.

Особенно сложно выполнять процедуру в ситуации, когда толщина покрытия должна быть более 50 мм. В таком случае, между наращиванием отдельных слоев должно уходит не менее одного-двух часов.

Требования и особенности применения напыляемого ППУ в строительстве собраны в нормативных документах, указанных ниже:

Список нормативных документов регулирующих применение ППУ в строительстве

О вопросе определения качества состава

При работе очень важно использовать правильные компоненты продукции, произведенные проверенными компаниями. Есть много подделок и далеко не все производители соблюдают рецептуру. Потому так важно работать с одним подрядчиком и установить серьезный входной контроль.

Статистика неутешительна – в России около 80% поставляемого ППУ не приспособлено к климатическим условиям страны. Это говорит о том, что требуемые показатели изоляции так и не будут достигнуты, а скорость распространения эрозии сильно увеличится.

При работе с пенополиуретаном нужно не только руководствоваться перечисленными документами и требованиями, но и запрашивать у подрядчика дополнительный набор бумаг. Среди них есть такие, как:

  • Данные по «испытаниям в стакане» для определения кажущейся плотности вспенивания.
  • Параметры кажущейся плотности для уже распыленного ППУ.
  • Протокол, составленный по итогам проведения испытаний на уровень теплопроводности.
  • Запротоколированные данные по проверке адгезии.
  • Протокол, указывающий данные проверки уровня водопоглощения. Сведения об уровне паропроницаемости, установленными в ходе проверки и внесенные в официально заверенный протокол.
  • Пакет документов дополняется сертификатами – пожарным, гигиеническим, на соответствие. Запрашивается и паспорт качества.

Рекомендуем запрашивать прайс с указанием стоимости компонентов смеси именно в рублях, а не в условных единицах, как это делают недобросовестные подрядчики.

Основные обязанности подрядчика

Если вы проводите работы с ППУ, стоит учитывать несколько требований:

  • В выполнении работ нужно строго придерживаться правил использования для конкретной рецептуры.
  • Все технологические процессы по работе должны заноситься в специальный журнал.
  • Толщина напыления ППУ рассчитывается на основании предоставленной производителем документации по рецептуре и другим параметрам.

Лица, ответственные за выполнение работ должны предоставлять отчет обо всех используемых процессах, чтобы специалисты могли на раннем этапе определить потенциально опасные отклонения.

Соотношение плотности ППУ и области применения продукта

Дополнительно рассмотрим связь плотности пенополиуретана и основной сферы его применения. Сведения указаны в таблице ниже:

Плотность Область применения
Р = 8 - 15 кг/м3 Внутренние перегородки, требующие создания звукоизоляции.
Р = 36 - 40 кг/м3 Полости ограждений.
Р = 40 - 45 кг/м3 Теплоизоляция ограждений.
Р = 45 - 50 кг/м3 Изоляция трубопроводов, мансард, ангаров, перекрытий, допускается наружное использование.
Р = 50 - 60 кг/м3 Полное изолирование трубопроводов, емкостей, перекрытий, ангаров, фундаментов, мансард и других конструкций.

Для каждой области использования меняются основные характеристики продукции – не только коэффициент теплопроводности и степень водопоглощения, но и толщина напыления.

Некоторые рекомендации

ППУ изоляция на мансардных этажах должна быть обшита 12 мм. гипсокартоном в качестве чистовой отделки и противопожарного барьера.

С ППУ лучше всего сочетается гидроизоляция в виде полиуретановой мастики или полимочевины. Один из этих материалов рекомендуется при нанесении ППУ на фундамент и подземные сооружения, для защиты от водопоглощения. Также, мастика или полимочевина необходима для защиты ППУ емкостей на открытом воздухе для защиты от УФ-излучения.

ЗАКАЗАТЬ РАСЧЕТ СТОИМОСТИ
Хотите мы вам перезвоним?