Пенополиуретан: все, что нужно знать об этом утеплителе. Почему иногда потребители отказываются от использования пенополиуретана
Что такое пенополиуретан, из каких компонентов он изготавливается, разновидности материала, технические характеристики, плюсы и минусы, особенности выбора утеплителя и оборудования для его напыления, технология монтажа.
Описание и особенности производства пенополиуретана
Пенополиуретан был синтезирован впервые в Германии в 1937 году. Его планировали использовать в качестве замены каучуку. На 85-90% материал состоит из инертной газовой фазы.
Основными исходными ингредиентами выступают полиол и полиизоционат. Это продукты нефтехимической промышленности. Они пребывают в жидком состоянии и смешиваются непосредственно на месте утепления в специальном баллонном оборудовании с применением высокого давления и температуры.
Химическая реакция происходит с добавлением воды. Это приводит к образованию углекислого газа, который и отвечает за вспенивание смеси. Она подается по специальному шлангу и разбрызгивается по поверхности с помощью распылительного пистолета. Масса остается в форме упругой пены, которая быстро застывает.
При изготовлении пенополиуретана необходимо строго придерживаться правил и норм. Например, работать с этим материалом нужно при температуре от 20 до 30 градусов выше нуля. Если температура окружающего воздуха ниже, то потребуется больше сырья для выработки стойкой пены. Кроме того, качество покрытия таким пенополиуретаном будет оставлять желать лучшего.
Важно тщательно смешивать компоненты. Так вы получите утеплитель однородной структуры без уплотнений и полостей. В зависимости от пропорций, в которых смешивается полиол и полиизоционат, свойства получаемого вещества различаются. Можно получать гибкий, упругий, эластичный материал, а также прочный, твердый и хрупкий при сгибании.
Для утепления используют пенополиуретаны с клеточной структурой различного типа. Они могут наноситься методом напыления или заливкой. В последнем случае дополнительно используют специальные формы. В них вещество заливается и застывает, после чего плиты укладывают на поверхность, которую необходимо утеплить.
Кроме того, в последнее время начали использовать растительные компоненты для производства полиолов. Это различные масла - касторовое, подсолнечное, соевое, рапсовое. Однако пока что этот метод выработки составляющих пенополиуретана экономически не оправдан.
Основные разновидности пенополиуретана
Существует несколько основных разновидностей пенополиуретана, которые могут применяться для утепления наружных и внутренних стен, полов и кровли.
Виды пенополиуретана в зависимости от плотности:
- Жесткий . Его плотность достигает 30-86 килограммов на кубометр. Имеет структуру с закрытыми ячейками. Около трех процентов от общего объема составляют твердые вещества. Остальное - газонаполненные ячейки. Широко используется в сфере теплоизоляции фундамента, мягкой, плоской кровли благодаря своим низким показателям теплопроводности. Он прочный, но имеет плохие показатели паропроницаемости. Материал, плотность которого выше 70 килограммов на метр кубический, может применяться и в качестве гидроизолятора, так как его структура не пропускает влагу.
- Полужесткий . К этому типу относятся полиуретаны с плотностью ниже 30 килограммов на кубометр. Они имеют открытые ячейки. Материал может напыляться на стены внутри здания, кровли. Он достаточно недорогой, но требует дополнительного использования гидро- и пароизоляции, так как может впитывать влагу. Имеет более высокий показатель теплопроводности, чем жесткий аналог. По сути, это уплотненный поролон.
- Жидкий . Его плотность - менее 20 килограммов на метр кубический. Этот пенополиуретан предназначен для заливки ниш и пустот с целью теплоизоляции. Также его используют для утепления конструкций со сложной формой. Он не утяжеляет их и отличается хорошей проникающей способностью.
В сфере теплоизоляции используется и мягкий пенополиуретан. Он называется поролоном. Им оптимально утеплять внутренние стены. Имеет хорошую эластичность, упругость, благодаря чему подходит для изоляции поверхностей сложных конфигураций. Правда, в отличие от остальных разновидностей пенополиуретана, поролон легко повредить механическим путем.
Технические характеристики пенополиуретана
Технические характеристики того или иного вида пенополиуретана будут отличаться. Рассмотрим свойства утеплителя средней плотности от 40 до 60 килограммов на кубометр, который используется шире всего в сфере теплоизоляции:
- Теплопроводность . Это свойство пенополиуретана зависит непосредственно от размера ячеек, заполненных газом. Чем их больше и они крупней, тем хуже будет качество теплоизоляции. В среднем, что касается жесткого материала, этот показатель находится в пределах 0,019-0,035 ватт на метр на Кельвин. Теплопроводность пенополиуретана ниже, чем у минеральной ваты, пеностекла, газостекла и керамзитового гравия.
- Способность к шумопоглащению . Этот параметр определяется несколькими факторами: эластичность материала, способность пропускать воздух, толщина изоляции, демпфирующие свойства. Для пенополиуретана способность к звукоизоляции зависит от жесткости каркаса, частоты колебаний звука. Экспериментальным путем было определено, что наилучшими шумопоглощающими качествами обладает пенополиуретан средней плотности и эластичности.
- Химическая стойкость . Материал имеет хорошую устойчивость перед воздействием едких химических паров, бензина, масел, спирта, неконцентрированных кислот, эфиров с кетоками и пластификаторов. Пенополиуретан более устойчивый перед химикатами, чем другой популярный утеплитель - пенополистирол. При нанесении слоя теплоизолятора на металлическую поверхность последняя не покроется ржавчиной со временем. Это объясняется тем, что металл будет покрыт тройной защитой: собственно пеной и двумя пленками (внутри и снаружи), которые образуются при застывании пенополиуретана.
- Влагопоглощение . Этот материал имеет самый низкий показатель впитывания влаги среди всех других утеплителей. За сутки он составляет 1-3% от изначального объема. При этом, чем плотней теплоизолятор, тем меньше влаги он может вобрать. Кроме того, в состав пенополиуретана дополнительно вводят специальные гидрофобные вещества. Например, касторовое масло способно уменьшить степень водопоглощения в 4 раза.
- Огнестойкость . В зависимости от плотности, состава пенополиуретаны могут относиться к нескольким группам по степени горючести: С - самозатухающие, ТС - трудносгораемые, ТВ - трудновоспламеняющиеся. В целом, горючесть материала - достаточно низкая. Повышают огнестойкость утеплителя путем введения в состав дополнительных компонентов. Как правило, это соединения фосфоров и галогены. Допускается на слой обычного пенополиуретана наносить тонкий слой огнестойкого.
- Длительность эксплуатации . Производители указывают гарантийный период эксплуатации материала не менее 30 лет. Существуют данные, которые доказывают, что реальные цифры намного больше. Например, в некоторых странах в настоящий момент демонтируют дома, построенные в 70-ых годах, которые были утеплены при строительстве пенополиуретаном. Были сделаны выводы специалистами, что теплоизолятор не потерял своих качеств и остался неизменным с момента нанесения. Изолированными остались 9 из 10 ячеек, которые позволяют сохранять тепло до сих пор.
- Экологическая безопасность . Спустя 15-20 секунд после нанесения материал полимеризуется и становится абсолютно безвредным для человека. При нагревании до температуры выше пятисот градусов по Цельсию он начинает выделять угарный и углекислый газы.
Достоинства пенополиуретана
Технические характеристики пенополиуретана определили его основные преимущества в качестве утеплителя. Помимо низкой теплопроводности и способности к звуко- и гидроизоляции, материал имеет такие плюсы:
- Высокий уровень адгезии . Материал сцепляется с любыми поверхностями - дерево, стекло, кирпич, металл. Даже промасленность покрытия не станет помехой для «прилипания» пенополиуретана. Также не отражается на адгезийных свойствах утеплителя кривизна и форма поверхности, на которую он наносится. Ее не нужно предварительно подготавливать или обрабатывать какими-то составами.
- Простой монтаж . Благодаря тому, что пенополиуретан наносится методом напыления, его расход минимальный. Не нужно проводить подгонку и подрезку материала в процессе фиксации на поверхность. Также не понадобится использование клеевых составов во время работы, за исключением крепления плиточного пенополиуретана.
- Легкость . Пенополиуретан не нагружает конструкцию здания, не оказывает давления на фундамент. Это особенно актуально при утеплении старых домов, а также крыш.
- Придание прочности стенам . Помимо отличной теплоизоляции, пенополиуретан также способен укреплять конструкцию, придавать ей дополнительную прочность.
- Устойчивость перед перепадами температур . Для этого теплоизолятора не страшны перепады температур от -150 до +150 градусов.
- Отсутствие швов и мостиков холода . Пенополиуретан позволяет сформировать на стенах однородную массу, в которой не будет швов и мостиков холода, пропускающих воздух низкой температуры.
- Устойчивость перед биологическим воздействием . Этот материал не подвержен гниению, разложению, поражению грибками и не привлекает грызунов.
- Экологичность . Пенополиуретан после полимеризации не выделяет токсических веществ в воздух.
Недостатки пенополиуретана
Несмотря на обилие плюсов пенополиуретана, у него есть и достаточно весомые недостатки, которые нужно учитывать при выборе этого утеплителя. Рассмотрим их:
- Низкая паропроницаемость . Особенно это качество присуще жестким типам пенополиуретана. Это негативно сказывается на микроклимате в помещении, утепленном таким материалом. Если использовать жесткий пенополиуретан для теплоизоляции чердака, то стены его будут сыреть, по ним будет расти плесень и грибок.
- Неустойчивость перед лучами солнца . Ультрафиолет губителен для утеплителя. Он в значительной мере ухудшает его характеристики. Поэтому пенополиретан необходимо сразу же после монтажа защищать отделочными материалами, если речь идет о фасаде или наружных стенах.
- Необходимость специального оборудования для нанесения . Такая профессиональная аппаратура стоит достаточно дорого. Впрочем, ее можно взять в аренду или купить непрофессиональное оборудование для бытового использования.
Критерии выбора пенополиуретана и оборудования для его напыления
При выборе вида пенополиуретана для утепления тех или иных конструкций и стен следует учитывать такие рекомендации:
- Утеплять стены путем напыления пенополиуретана изнутри не рекомендовано. Так смещается точка росы, и поверхность будет промерзать. Также это чревато конденсированием влаги, если использован жесткий материал. Стены будут влажными круглый год.
- Если применять другие материалы невозможно, то следует утеплять стены изнутри помещения полужестким пенополиуретаном. Оптимальный слой - 25-30 миллиметров.
- Для наружных работ берут жесткую пену полиуретана. Необходимость в пароизоляции отсутствует. Стены будут надежно защищены от разрушающего влияния циклов замерзания-оттаивания.
- Для утепления кровли предназначены мягкая пена, а также жидкий пенополиуретан.
- Для теплоизоляции фундамента отлично подходит плиточный материал с высокой жесткостью и плотностью. Размер пенополиуретана может быть разным. Обычно это 500х500 миллиметров.
Многие модели обеспечивают оптимальный температурный режим. Если вы планируете производить напыление в холодное время года, то установка с подогревом - то, что вам нужно.
Цена и производители пенополиуретана
Пенополиуретан - это продукт смешивания и реакции двух веществ: полиола (компонент А) и полиизоцината (компонент Б). Последний в России не производится. Его поставляют из-за рубежа.
Стоит отметить таких производителей полиизоцината: Bayer, Elastogran (Германия), Huntsman (Голландия), Dow Chemical (США). Все эти производители пенополиуретана (компонента Б) изготавливают материал примерно одинакового качества и стоимости - от 165 рублей за килограмм.
Отечественные компании выпускают полиол. Выделить можно таких производителей: Дау-Изолан, Химтраст, Завод полиолов, Уретан и другие. Цена полиуретана (компонента А) составляет около 250 рублей за килограмм.
Российские производители изготавливают также плиточный пенополиуретан достойного качества. Его цена стартует от 500 рублей за квадратный метр.
Краткая инструкция по монтажу пенополиуретана
Технология нанесения пены полиуретана не отличается в зависимости от обрабатываемых поверхностей. Наружные, внутренние стены, фасад утепляются по одной схеме, при этом предварительно создается обрешетка из деревянных брусков с шагом около 30 сантиметров. Для теплоизоляции фундамента и кровли устанавливать дополнительную обрешетку не нужно.
Монтаж пенополиуретана проводим так:
- Открываем краны на баллонах с компонентами и нажимаем на курок пистолета. Из форсунок начинает поступать пена.
- Наносим ее, начиная с низа стены. Если речь идет о теплоизоляции фундамента - то с дальнего угла. То же самое касается утепления кровли.
- Пистолет необходимо держать не ближе 20-25 сантиметров от поверхности.
- Перемещаем струю плавно и наносим равномерно.
- Если нужно сместиться на новое место, то пистолет выключаем. Прежде чем приступить к работе вновь, необходимо сменить форсунку.
- Если вы наносите два слоя пенополиуретана, то второй нужно начинать напылять только после полной полимеризации первого. Средняя толщина пенополиуретана обычно составляет 25-50 миллиметров.
- Следим за тем, чтобы слой утеплителя не выступал за обрешетку.
- Застывший пенополиуретан обрезаем при необходимости строительным ножом вровень с обрешеткой.
Смотрите видео обзор пенополиуретана:
Пенополиуретан по ряду свойств превосходит все остальные теплоизоляторы. В частности, у него очень низкая теплопроводность, высокая адгезия и гидрофобность. Он легкий и экологичный. Но для работы с ним понадобится специальное оборудование. И если у вас нет возможности взять его в аренду, то целесообразней нанять бригаду профессионалов, так как покупать дорогостоящую аппаратуру нецелесообразно.
Самыми популярными теплоизоляционными материалами на российском строительном рынке являются минеральная вата, пенополистирол (ППС) и пенополиуретан (ППУ). На самом деле утеплителей гораздо больше, но на долю вышеперечисленных материалов приходится более 95% рынка. Каждый из этих материалов по-своему хорош, и поэтому для более осмысленного выбора необходимо знать их основные характеристики. С этой целью проведем сравнение теплоизоляции по четырем основным эксплуатационным характеристикам: теплопроводности, влагопроницаемости, сроку эксплуатации и экологичности.
Теплопроводность пенополиуретана в сравнении с другими утеплителями Теплопроводность - основной показатель, оценивающий, сколько тепла материал проводит за единицу времени при изменении температуры на его поверхности на 1°С. Теплопроводность пенополиуретана - 0,02 Вт/м·С. По этому показателю ППУ значительно опережает своих конкурентов. Для сравнения теплопроводность ППС и минваты составляет соответственно 0,035 и 0,045 Вт/м·С.
Таким образом, слою ППУ в 50 мм соответствуют:
- ППС - 80 мм;
- минеральная вата - 120 мм.
Принципиальное отличие ППУ от других плитных и рулонных материалов заключается в том, что в утепленных им поверхностях со временем не образуются мостики холода, чего, к сожалению, не скажешь о других материалах, которые со временем стареют и меняют свои эксплуатационные характеристики.
Влагопроницаемость теплоизоляции
Сравнение теплоизоляционных материалов по этому показателю в большей степени указывает на их эффективность. Даже если материал имеет прекрасный показатель по теплопроводности, но с течением времени накапливает влагу, он малоэффективен. Меньше всего поглощает влагу ППУ и ППС. А что касается минваты, то ее способность поглощать воду в 12-15 раз выше. Именно по этой причине минеральную вату защищают паро- и влагозащитными пленками.
Срок эксплуатации
Этот критерий оценивает время эксплуатации теплоизоляционного материала, в течение которого он не меняет свои эксплуатационные характеристики. По этому показателю пенополиуретану нет равных. Заявленный срок службы у этого материала равен 50 годам. При этом он не теряет свои качества при экстремально низких и при экстремально высоких температурах. Кроме этого с течением времени он не дает усадку в отличие от той же минваты. Гарантированный срок эксплуатации ППС - 12-15 лет, минеральной ваты - 3-8 лет.
Экологичность Для гражданского строительства экологичность - очень важный показатель. По санитарным нормам и правилам теплоизоляционные материалы, применяемые в строительстве, должны быть абсолютно безвредны. Тем не менее, практически все материалы излучают какое-то количество химических веществ, но оно настолько мизерное, что не оказывает вредного воздействия на здоровье человека. Пенополистирол и пенополиуретан в сравнении с минеральной ватой выигрывают, так как абсолютно безопасны. В состав минваты входят фенолы и формальдегиды, поэтому ее следует надежно изолировать. Для минимизации вредного влияния утеплителей на здоровье человека их лучше монтировать с наружной стороны здания. Стоит отметить еще одну особенность: если ППУ абсолютно не интересует грызунов, то пенопласт и минеральная вата для них - излюбленная среда обитания.
Таблица теплоизоляционных материалов
Для большей наглядности сведем теплоизоляционные свойства материалов в таблицу:
| Утеплитель |
Плотность, кг/м³ |
Коэффициент теплопроводности, Вт/м С |
Толщина, |
Срок эксплуатации, |
| Пенополиуретан | 35-160 | 0,02-0,025 | 50 | > 50 |
| Пенополистирол | 15-45 | 0,035 | 80 | 15 |
| Минеральная вата | 15-150 | 0,04-0,045 | 120 | 3-8 |
Проанализировав технические характеристики наиболее популярных утеплителей, и проведя сравнение пенополиуретана с другими утеплителями, становится понятно, что ППУ лучше по многим основным показателям. Благодаря своей универсальности, а утеплять им можно все конструктивные элементы зданий, трубопроводы и запорную арматуру, его доля на рынке с каждым годом увеличивается, и он по праву заслуживает репутацию одного из самых доступных и эффективных материалов.
В чем же преимущества пенополиуретанов перед традиционными изоляционными материалами?
Преимущества пенополиуретана ППУ напрямую вытекают из его свойств .
Выборка основных свойств пенополиуретанов представлена в Таблице 1 ниже.
Таблица 1
Сравнение теплоизоляционных свойств ППУ с другими изоляционными материалами
Возьмем за основу термическое сопротивление изоляционного слоя ППУ толщиной 50 мм с коэффициентом теплопроводности 0,02 Вт/(м×С). Термическое сопротивление данного слоя ППУ составляет - R=2,5 (м2×С)/Вт.
Для сравнения возьмем следующие теплоизоляционные материалы: пенополистирол, минеральную вату, пробку и ДВП. Зная коэффициент теплопроводности каждого материала и термическое сопротивление ППУ R=2,5 (м2×С)/Вт, можно определить необходимую толщину изоляционного слоя по термосопротивлению соответствующую слою ППУ в 50 мм по следующей формуле:
δ=R×λ
где δ - толщина слоя, м; λ - коэффициент теплопроводности, Вт/м×K.
Результаты представлены на графике ниже (см. Рис. 1).
Из сравнительной характеристики видно, что теплоизоляционному слою пенополиуретана толщиной 50 мм по теплопроводности соответствует слой полистирола толщиной 80 мм или слой минеральной ваты - 90 мм и т.д. Таким образом можно смело утверждать, что на сегодняшний момент ППУ - самый эффективный и технологичный изоляционный материал, который представлен на нашем рынке.
Сравнение пенополиуретана с традиционными теплоизоляторами представлено в Таблице 2.
Таблица 2
| Теплоизолятор | Средняя плотность, кг/куб.м | Коэф. теплопроводности, Вт/(м х К) | Пористость | Срок эксплуатации, лет | Диапазон рабочих температур, °C |
| ППУ жесткий | 28-100 | 0.019-0.030 | Закрытая | 30 | -150...+120 |
| Мин.вата | 55-150 | 0.052-0.058 | Открытая | 5 | -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 технико-экономический анализ эффективности использования ППУ изоляции и традиционной минеральной ваты приведен в Таблице 3.
Таблица 3
| Показатель | Пенополиуретан | Минеральная вата |
| Коэффициент теплопроводности | 0.019÷0.030 | 0.052÷0.058 |
| Плотность, кг/куб.м | 28-100 | 50-125 |
| Толщина покрытия | 35-70 мм | 50-200мм |
| Эффективный срок службы | более 30 лет | 5 лет с постепенной потерей теплоизоляционных свойств |
| Устойчивость к влажной и агрессивной среде | Устойчив | Умеренная стойкость. Теплоизоляционные свойства теряются, восстановлению не подлежат |
| Экологичность | Безопасен. Разрешено применение в жилых зданиях СЭС России | Аллерген. Контакт вызывает неприятные ощущения и раздражение кожных покровов |
| Рабочая диапазон температур, С | -150 ÷ +120 | до +350 |
| Паропроницаемость | Очень низкая | Высокая, как следствие, возникновение конденсата. |
| Фактические тепловые потери | Ниже нормативных СНиП 23-02-2003 | Превышение нормативных после 6 месяцев эксплуатации |
| Ограничения по применению | Ограничений нет | Пищевая промышленность |
Для примера, если Вы решите утеплить стены дома площадью 500 квадратных метров,
используя плиты из минеральной ваты толщиной 90 мм, Вам потребуется: 0,09×500=45 кубометров данного материала.
Для справки, объем кузова автомобиля типа «Газель» – 9,7 куб.м. То есть для перевозки минваты Вам потребуется пять автомобилей типа "Газель".
В конечном итоге, чтобы доставить данный объем минеральной ваты на стройплощадку потребуются значительные затраты на транспортировку, проведение погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ, а также потребуется усиление фундамента.
При использовании ППУ толщиной 50 мм общий объем необходимых материалов составит: 0,05×500=25 кубометров, что соответствует примерно 750 кг исходного сырья, которое можно перевезти в одном автомобиле "Газель". Напыляется пенополиуретан в жидком виде на изолируемые поверхности непосредственно на строительной площадке, материал окончательно отвердевает в течение нескольких минут. По истечению одних суток можно приступать к дальнейшей отделке дома. Изоляция из пенополиуретана гораздо легче теплоизоляционных панелей из минеральной ваты за счет уменьшения толщины и отсутствия металлического каркаса. Также благодаря легкости данной теплоизоляции нагрузка на фундамент более, чем в 100 раз меньше, чем при применении бетона или кирпича. Таким образом, воспользовавшись услугами напыления, вы сэкономите свое временя и материальные средства.
На сегодняшний день потенциальный потребитель хочет, чтобы утеплитель обладал следующим набором физико-механических свойств:
- низкая эксплуатационная теплопроводность и термическое расширение;
- минимальное водопоглощение;
- структурная стабильность в широком диапазоне температур;
- высокая механическая прочность при низкой плотности;
- звукоизоляция от ударного шума;
- небольшой вес;
- долговечность;
- экологическая чистота во время всего срока эксплуатации;
- высокая стойкость к биологическому воздействию;
- монтаж в любое время года.
Проведенный сравнительный анализ разных видов утеплителей показал, что утеплитель из пенополиуретана соответствует всем вышеперечисленным запросам потребителей.
Добросовестный хозяин собственного дома вопросы утепления своего жилья всегда относит к первостепенным. И это – абсолютно правильная позиция. Грамотно спланированная и качественно сделанная термоизоляция выполняет сразу несколько важнейших функций. Она существенно снижает теплопотери здания, что дает возможность с минимальными затратами на энергоносители создав в жилом доме эффективную систему отопления. Термоизоляция хорошо помогает в летние знойные дни – в доме не будет жарко, и установки кондиционирования не станут работать с излишней нагрузкой. И, наконец, утепление всех основных элементов строения – это залог их длительной эксплуатации, снижение уровня деструктивных внешних воздействий на стройматериалы стен, перекрытий, фундаментов.
Однако, необходимо помнить и о том, что неправильно выполненная термоизоляция вполне способна причинить серьезный вред зданию. Выбор утеплительных материалов – чрезвычайно важный вопрос, так как далеко не все из них допустимы в тех или иных случаях. Одним из наиболее перспективных современных термоизоляторов считается пенополиуретан. Однако. И вокруг этого материала не утихают жаркие споры – кто-то считает его материалом практически без недостатков, а есть и те, кто подвергает его безжалостной критике. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе – утепление пенополиуретаном плюсы и минусы, несколько обобщив и систематизировав информацию с многочисленных строительных сайтов и форумов.
В практике частного домостроения пенополиуретан в наших краях стал широко применяться не так давно. Однако, наверняка, всем это материал знаком еще с раннего детства: поролон – а это тоже одна из разновидностей пенополиуретана, шел на изготовление губок для принятия гигиенических процедур, использовали его и как набивку для мягких игрушек или детской мебели.
Всем знакомый поролон — это тоже одна из разновидностей пенополиуретана
Безусловно, для утепления строительных конструкций используются иные виды полиуретана, но базовый химический состав и принцип получения материала остаются теми же. Характерная особенность всех пенополиуретанов – высокая газонаполненность, достигающая 90% от общего объема застывшей массы.
Итак, пенополиуретан относится к пористым газонаполненным полимерам на основе полиуретановых составляющих. В зависимости от конкретно применяемых компонентов, на входе может получаться эластичная упругая структура (тот же поролон) или же жёсткая, такая, которая в основном и находит применение в термоизоляционных мероприятиях.
При утеплении тех или иных строительных конструкций могут применяться готовые термоизоляционные пенополиуретановые детали, например, панели, блоки, полуцилиндры (скорлупы для труб) и т.п. Однако максимальную востребованность имеют составы, которые наносятся на утепляемые поверхности (или заливаются в полости) в жидком виде, но обладают способностями самовспениваться и быстро полимеризовываться и застывать. Таким образом, по сути, приготовление нужного состава происходит непосредственно на месте проведения утеплительных работ.
- При масштабных работах применяются двухкомпонентные составы. Как правило, современная технология предполагает использования в качестве компонента «А» полиола, а в качестве «Б» — полиизоционата.
Бочки с компонентами «А» и «Б»
Смешение этих составляющих с участием незначительного количества воды приводит к реакции синтеза полимера с активным выделением газа (в данном случае – углекислого), который и создаёт вспененную, пористую жесткую структуру. Такие пенополиуретаны обладают закрытой ячеистой структурой – подавляющее большинство воздушных пузырьков полностью изолированы от соседних.
Теплопроводность углекислого газа, заполняющего ячейки, при всех остальных равных условиях, существенно ниже, примерно на треть, нежели у воздуха (0,016 Вт/м×°С против 0,026 Вт/м×°С), что является еще одним существенным плюсом для пенополиуретана с закрытыми ячейками, именно как эффективного утеплителя.
В некоторых профессиональных высококачественных системах в качестве вспенивателя применяются фреоны.
- На бытовом уровне, а также для проведения ограниченных по площади и объемам операций (заполнение щелей, небольших проемов, проведение ремонтных работ и т.п.) чаще используются однокомпонентные пенополиуретановые составы, больше известные всем под наименованием монтажных пен.
По сути, компоненты уже предварительно смешаны, и требуемый для полимеризации состав находится в баллонах под давлением. Но для окончательной реакции, вспенивания и отвердевания требуется контакт с кислородом воздуха и водой (увлажнение поверхности и содержащийся в воздухе водяной пар). В итоге получается пористая вспененная структура, ячейки которой открыты.
Структура затвердевшей монтажной пены — не столь плотная и однородная
Газ, участвующий в принудительном пенообразовании – фреон, постепенно улетучивается и заменяется обычным воздухом, и конкурировать по степени теплопроводности такой пенополиуретан с закрыто-ячеистым – не может. Проигрывает он и в прочности, устойчивости к внешним воздействиям. Поэтому всерьез рассматривать такие составы в качестве основных для утепления здания не стоит – у них есть своя, и очень востребованная, сфера применения. Единственный критерий, по которому выигрывает такая структура с открытыми ячейками – это шумопоглощение и звукоизоляция.
Для сравнения, в таблице ниже приведены основные физические и эксплуатационные параметры пенополиуретанов обоих типов:
| Основные параметры материалов | Сравнительные характеристики | |
|---|---|---|
| Пенополиуретан с закрытой ячеистой структурой (двухкомпонентный напыляемый) | Пенополиуретан с открытой структурой (монтажная пена) | |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/м ×°С | 0,019 ÷ 0,035 | 0,025 ÷ 0,045 |
| Количество закрытых ячеек | Более 90% | Менее 50% |
| Расширение (подъем пены) по сравнению с первоначальным объемом | 1: 40 | 1: 70 ÷ 90 |
| Плотность, кг/м ³ | 20 ÷ 200 | 8 ÷ 18 |
| Паропроницаемость | 0,02 ÷ 0,05 | 0,07 ÷ 0,15 |
| Влагопоглощение | 1 ÷ 3% | 10 ÷ 60% |
| Гидроизоляционные свойства | да | нет |
| Свойства звукопоглощения | хорошее | высокое |
Как наносят пенополиуретан на утепляемые конструкции
Так как тема статьи напрямую связана именно с термоизоляционными мероприятиями, в дальнейшем будем рассматривать преимущественно двухкомпонентный пенополиуретан, обладающий закрытой ячеистой структурой, оставив в стороне монтажные пены.
Создание утепленных конструкций или же придание элементам здания термоизоляционных качеств может проводиться с использованием двух различающихся технологий – напылением или заполнением полостей (заливкой).
- Для напыления используются специальные технологические установки. Компоновка комплексов может быть различной, но в любом случае процесс сводится к тому, что компоненты «А» и «Б» забираются из штатных емкостей или встроенных резервуаров, предварительно наполненных перед началом работ. Далее, под действием создаваемого компрессором давления, компоненты, транзитом через управляющую станцию, поступают на пистолет-распылитель.
Смешение компонентов происходит уже на конечном этапе – в смесительной камере пистолета, а затем под высоким давлением через сопло жидкая смесь попадает на утепляемую поверхность. По сути, основная реакция синтеза полимера, с выделением тепла и большого количества углекислого газа, приводящему к обильному вспениванию, происходит уже на обработанной поверхности.
И сам состав образующегося пенополиуретана, и нанесение его под высоким давлением способствуют великолепной адгезии утеплителя практически к любой поверхности – это отличительная особенность и одно из ключевых преимуществ этого материала.
Видео: утепление стен напылением пенополиуретана
Управляющие органы технологической установки позволяют точно регулировать процентное соотношение компонентов в смеси – от этого во многом зависят эксплуатационные качества получаемого покрытия. Регулировке поддаются давление на выходе, максимальный расход материала на сопле пистолета.
При всей кажущейся простоте технологии, она имеет массы тонкостей, которые знают только опытные специалисты. Самостоятельно провести напыление, даже если удастся взять в аренду комплект оборудования – задача трудновыполнимая, если, конечно, в приоритете стоит качество получаемого утепления и рациональное расходование материалов. Кстати, весьма многие современные так называемые «мастера», предлагающие свои услуги в данной сфере, также часто грешат низким профессионализмом. Приобрести собственный аппарат для напыления пенополиуретана – вовсе не означает сразу стать квалифицированным специалистом, в прямой аналогии с тем, например, что покупка автомобиля никак не может тут же сделать нового хозяина опытным водителем. Кстати, в Европе оператор установки по напылению ППУ относится к категории высококвалифицированных работников, обучение этой специальности занимает даже не один год, а в ходе работы не реже, чем раз в 6 месяцев, считается обязательным прохождение контрольной аттестации. Так что, выбирая подрядчика на утепление собственного дома, требуется немалая осмотрительность – лучше отдать свое предпочтение проверенной фирме, которая гарантирует качество, пусть даже услуги будут чуть дороже, чем у неизвестного частника.
Лидером в производстве оборудования для напыления ППУ является американская компания GRACO, выпускающая целую линейку специальных установок «REACTOR» различной производительности. А в сфере производства высококачественных компонентных составов для получения пенополиуретанов максимальных оценок заслуживает продукция концерна «ВАSF». Это также можно принимать в расчет при выборе производителя работ, ознакомившись е его техническим оснащением.
- Второй вариант утепления строительный конструкций пенополиуретаном – это заливка смеси в специально оставленные для этого полости. Яркий пример – каркасные дома, построенные по «сэндвич»-технологии.
Подобные работы также требуют знания определённых нюансов и высокой опытности специалиста. Компоненты подаются также под давлением, но оно существенно ниже, чем при напылении на стену. Смешение производится в специальной камере пистолета, откуда смесь уже поступает на выход, в трубу подачи. Оборудование может использоваться такое же, как при напылении, только с определенной перенастройкой параметров. Однако для качественного исполнения работ существуют и специальные заливные установки, в которых предусмотрено использование специальных компонентов с опциями своеобразного «отложенного старта» пенообразования, так, чтобы оставалось достаточно времени на внесение смеси в полость (форму) до начала активного изменения структуры состава.
В заполняемой пеной конструкции заранее оставляются или же проделываются отверстия для ввода в полость трубки подачи, а также для осуществления визуального контроля уровня заполнения. Квалификация мастера здесь имеет огромное значение – требуется хорошо разбираться в характеристиках приготавливаемой смеси: ее предполагаемом объемном расширении, времени полного набора объема и начала отвердевания. Оператор должен тонко выдерживать баланс между неполным или неплотным заполнением полости и возможными разрывами или деформацией утепляемой конструкции. Полноценный визуальный контроль в таких ситуациях, как правило, невозможен, и допущенные огрехи потом можно выявить только в процессе эксплуатации здания или с помощью специального оборудования – тепловизора.
Для утепления внешних ограждающих конструкций применяется исключительно пенополиуретан с закрытой ячеистой структурой. Для создания звукоизоляционных барьеров во внутренних стенах или перекрытиях допустимо, с точки зрения экономичности, использовать более дешевый ППУ с открытой ячейкой.
Видео: наглядный пример заполнения пенополиуретаном полости строительной конструкции
Действительные и надуманные преимущества и недостатки пенополиуретанового утепления
Пришла пора поговорить о достоинствах и недостатках пенополиуретана, используемого для термоизоляции строительных конструкций. Для начала, приведем таблицу с основными характеристиками закрытоячеистого материала, заявляемыми производителями, а затем разберем основные параметры подробнее.
| Основные характеристики пенополиуретана | Показатели |
|---|---|
| Предел прочности на сжатие (Н/мм ²) | 0.18 |
| Предел прочность на изгиб (Н/мм²) | 0.59 |
| Водопоглощение (% объема) | макс. 1 ÷ 3 |
| Теплопроводность (Вт/м ×° К) | 0,019÷0,035 |
| Содержание закрытых ячеек (%) | до 96 |
| Вспениватель | СО₂ |
| Класс воспламеняемости | B2 |
| Класс огнестойкости | Г2 |
| Температура нанесения, не менее | +10 °С |
| Температура применения | от -150 ° С до +220 ° С |
| Область применения | Термо-и гидроизоляция жилых и промышленных зданий, емкостей, автомобилей, плавсредств, вагонов |
| Эффективный срок службы | 30 ÷ 50 лет |
| Влага, агрессивные среды | Устойчив |
| Экологическая чистота | После полной полимеризации - безопасен. Разрешен к применению в жилых зданиях. Используется при производстве холодильников для пищевых продуктов |
| Время потери текучести (секунд) | 25 ÷ 75 |
| Паропроницаемость (мг/м×ч×Па) | 0,05 ÷ 0,07 |
| Ячеичность | закрытая |
| Плотность (кг/м ³) | 40 ÷ 120 |
Низкий коэффициент теплопроводности?
Пенополиуретан справедливо относят к одному из самых надежных термоизоляторов. Правда, приписывают, порой, ему совершенно «сказочные» свойства, вплоть до рекордно низкого коэффициента теплопроводности в 0,017 Вт/м×°С.
Про 0,017 не стоит даже и говорить – это просто нереально. Но вот показатель в 0.20 встречается в публикациях достаточно часто. Так ли это на самом деле?
Говорить о столь высоких показателях термического сопротивления можно только при абсолютно точном соблюдении всех требований технологии и применении самых высококачественных материалов и оборудования. Одним словом –такой уровень достижим, скорее, теоретически. Подобных результатов можно достичь только при использовании напыляемой системы с закрытыми ячейками, в которой пенообразователем выступает фреон r141b , который в большинстве европейских стран уже попросту запрещен к производству и применению. Плотность создаваемого пенополиуретанового покрытия не должна превышать 30 кг/м³, чего достичь в обычных условиях – чрезвычайно сложно.
Коэффициент теплопроводности 0,022 Вт/м×°С – уже более реалистичный показатель, но и для такого уровня термоизоляции необходимо соблюсти в точности технологию напыления, с плотностью наносимого покрытия не более 36 кг/м³, и с применением все того же фреона r141b , о запрете которого уже упоминалось выше.
Таким образом, например, в Европе, столь низкие показатели теплопроводности даже не принимаются в расчет – там считается высококачественным термоизоляционное покрытие с коэффициентом порядка 0,028 Вт/м×°С. А на деле можно ориентироваться примерно так:
- Если применяются системы с закрытой ячеистой структурой и пенообразователем на базе смеси фреонов типа Solkane® 365/227, при безусловном соблюдении всех требований технологии нанесения, то реально выйти на показатель, близкий к 0,026 Вт/м×°С. Увы, в наших условиях подобные системы практически не применяются из-за высокой стоимости.
- Если применяются системы, в которых в качестве вспенивающего компонента используется вода (наиболее типичный случай), то в лучшем случае коэффициент будет 0,030 Вт/м×°С.
- Если используется аппаратура низкого давления, то заливаемый в полости пенополиуретан в идеале будет иметь коэффициент 0,032 Вт/м×°С.
- При напылении, из соображений экономии, пенополиуретанового покрытия с открытой ячеистой структурой, то нижний предел – это 0,037 Вт/м×°С. Это, опять же, в теории, так как пористая структура такого ППУ довольно обильно впитывает влагу, и показатели теплопроводности в действительности могут быть и еще ниже.
Можно еще чуть-чуть огорчить читателя – нередко совокупность всех обстоятельств (использование не совсем качественных материалов или напылительного оборудования, нарушение технологических правил и т.п.) приводит к тому, что в реальности коэффициент вырастает до 0,040 и даже более Вт/м×°С. Это, в частности, относится к разрекламированному «мягкому» пенополиуретану с открытой ячеистой структурой.
Есть еще один нюанс. Со временем даже в закрытой ячеистой структуре пенополиуретана происходит диффузия фреона или углекислого газа с их выветриванием и постепенным замещением обычным воздухом. Стало быть, термоизоляционные качества могут снизиться.
В целом, даже 0.030 и даже 0.036 – это вполне достойный показатель для качественного термоизоляционного материала. Но вот рассчитывать на совершенно фантастические 0,020 или 0,022 все же не стоит.
Отличная адгезия с любыми поверхностями?
Это качество пенополиуретана принято считать одним из важнейших его достоинств. Во многом с этим можно согласиться, но все же – с оговорками. Не любой пенополиуретан имеет столь выдающиеся особенности, и не ко всем материалам он «клеится» одинаково.
Простой пример – никогда не будет обеспечена нормальная адгезия с полиэтиленом. Не исключены серьезные проблемы, если пенополиуретан наносится на абсолютно не подготовленное основание, например, с оставшейся побелкой или тонкой отслаивающейся штукатуркой, не прошедшее очистку от пыли и грязи и обезжиривание.
Качественным профессиональным ППУ-системам противопоказан контакт с влажной поверхностью, тогда как открыто-ячеистые составы, типа монтажной пены, наоборот, даже требуют определенного увлажнения.
Говорить о том, что у ППУ заведомо выше адгезия, чем у любых других составов тоже нелепо – есть грунты, лаки и краски, прекрасно ложащиеся на оцинкованный металл, а в случае с напылением пенополиуретана здесь также могут случиться казусы. Например, системы с использованием воды в качестве пенообразователя, на оцинковку наносить не следует – хорошей адгезии достигнуто не будет.
Еще одно замечание по этому поводу – говорить о высокой адгезии можно лишь в том случае, если речь идет о ППУ с закрытой ячейкой. Известны случаи, когда нанесенный слой из открыто-ячеистого пенополиуретана просто облетал даже под действием своего не самого большого веса.
Единственное, с чем в рассматриваемом аспекте можно полностью согласиться – адгезионные качества пенополиуретана таковы, что монтаж утеплительного слоя однозначно не потребует дополнительных материалов и креплений. Это преимущество – бесспорное. А оценивать степень адгезии – все же удел специалистов-технологов.
Процесс нанесения пенополиуретановой термоизоляции — быстр и прост?
Такое утверждение можно назвать спорным. Если точнее, то лучше его разделить на два понятия – тогда проще будет все «расставить на места».
По скорости нанесения пенополиуретана напылением процесс, действительно, является лидером. Безусловно, есть определенная зависимость от особенностей конструкции здания, этажности, конфигурации стен и т.п. Но если сравнивать с любым другим утеплительным материалом, то конкурентов по темпам термоизоляции поверхности просто нет.
Насчет простоты – картина несколько другая. Про квалификацию мастеров и качество применяемого оборудования и используемых материалов уже говорилось – простотой здесь и «не пахнет». Другое дело, что технология напыления позволяет с лёгкостью наносить пенополиуретан на самые сложные формы и в самые труднодоступные места. При этом процесс практически безотходный (при высокой квалификации оператора), покрытие получается равномерным и бесшовным, что значительно упрощает последующие операции, и без «мостиков холода» — эффективность термоизоляции от этого резко возрастает.
Кстати, одним из выраженных общепризнанных недостатков пенополиуретанового утепления является именно сложность выполнения подобных работ собственными силами.
Очень высокий срок эксплуатации пенополиуретанового утепления?
Опять же, подобное утверждение нельзя назвать безапелляционным.
Первое – говорить о длительном сроке службы можно исключительно при использовании пенополиуретана с закрыто-ячеистой структурой. Те недорогие покрытия с открытой ячейкой, которые будут нанесены с внешней стороны и станут доступными самому обычному влажностному атмосферному воздействию (даже не принимая в расчет вероятность прямого попадания на них осадков), вряд ли прослужат долго. Они по степени впитываемости влаги ничуть не лучше той же минеральной ваты, и рассуждать о десятилетиях эксплуатации по меньшей мере – наивно.
Самый страшный противник пенополиуретана — ультрафиолетовая составляющая солнечного спектра
Второе – даже если используется качественный закрыто-ячеистый пенополиуретан, то сокращению эксплуатационного срока всегда способствует ультрафиолетовая составляющая солнечного спектра. Материал подвергается деструктуризации, становится хрупким, ломким, начинает поддаваться абразивному истиранию и выветриванию. Даже самые качественные ППУ-системы могут терять до 1 мм толщины в год из-за воздействия солнечных лучей. Это – одно из негативных качеств пенополиуретана, и его обязательно учитывают при планировании термоизоляционных работ.
Третье – не слишком высокая долговечность материала может быть вызвана неправильным процентным соотношением компонентов, нарушением технологии напыления (этим, зачастую, грешат многие «конторы», работающие в данной сфере, применяя, к примеру, оборудование низкого давления для нанесения на стены внешнего слоя). А это – опять акцент на правильном выборе подрядчика.
Но в целом, если все необходимые условия соблюдены, то можно смело говорить о том, что пенополиуретан действительно из все утеплителей стен является чемпионом. Свидетельство тому – демонтируемые старые дома в Северной Европе, прослужившие 50 и более лет – пенополиуретановые термоизоляционные прослойки остались целыми и сохранили свои основные качества.
Биологическая стойкость – на ППУ не появляется плесень, его не грызут мыши?
Опять нужно внести ясность в понятия.
- Начнем с плесени и прочей микрофлоры. Колонии образуются там, где создаются для этого благоприятные условия. Это – повышенная влажность и определенный температурный режим. Таким образом, если по стечению обстоятельств нужный «микроклимат» создан, то плесень вполне может появиться на поверхности материала (если речь идет о закрытой ячеистой структуре), иди даже в его толще (при открытых ячейках). Это, например, может быть закрытое и плохо проветриваемое помещение.
Вместе с тем, при качественном утеплении закрыто-ячеистым пенополиуретаном вероятность появления условий для развития микроорганизмов – не столь высоки. Недостаточности термоизоляционных качеств, заканчивающаяся постоянных скоплением конденсата, ждать при использовании даже не столь толстого слоя ППУ – не приходится, а закрытая ячейка не накапливает влагу из воздуха. Но невысокая вероятность появления «гнезд» плесени или грибка вовсе не связана с какими-либо особыми антисептическими качествами материала – все вытекает из его основных теплотехнических характеристик. Ну а сам пенополиуретан питательной средой для микрофлоры, безусловно, не является.
- Следующий вопрос – проблема грызунов. Ее можно разделить на два аспекта.
Утверждать, что пенополиуретан становится для них преградой – это совершенно голословно. Да, этот полимер абсолютно не переваривается их пищеварительной системой, но и какой-либо отравой не является. Просто так, конечно, мышь или крыса грызть пенополиуретан не станет – он не представляет для них никакой пищевой ценности. Но вот если грызунам требуется проделать проход с улицы в жильё или к хранилищу пищи, то слой ППУ из никак остановить не сможет.
Другое дело – в закрыто-ячеистом пенополиуретане (как, впрочем, и в экструдированном пенополистироле) мыши или крысы никогда не организуют своего гнезда. В минеральной вате или обычном пенопласте грызуне селятся охотно – там легко создаются необходимые для жизни и размножения условия. А любая полость в ППУ или ЭППС являет собой непроницаемую для воздуха и влаги камеру, в которой невозможен нормальный теплообмен и длительное пребывание.
Вывод – преградой пенополиуретан для мышей или крыс не станет, но и средой обитания не будет тоже. Повторимся – это относится к ППУ с закрытой ячейкой. В открыто-ячеистой структуре ничего не помешает мышам устроить свой теплый и уютный «дворец».
Пенополиуретан – абсолютно экологичный материал?
Это утверждение весьма близко к действительности. Если «оглянуться по сторонам», то нельзя не увидеть, что пенополиуретан используется в повседневной практике практически повсеместно, в том числе и в условиях постоянного контакта с человеческим телом, с продуктами питания, с медицинским оборудованием и т.п. Это ли не показатель экологичности?
Но здесь следует чрезвычайно важная оговорка – это все будет справедливым, если при напылении (заливке) использовались только высококачественные компоненты, применялось профессиональное оборудование, а сами работы проводились действительно квалифицированным мастером. Дело в том, что исходные компоненты являются токсичными и относятся ко II и III группе опасности, которые после смешивания, реакции и полимеризации превращаются в совершенно безопасный пенополиуретан. Однако, низкое качество исходных составов, неправильные пропорции подачи в смеситель, иные нарушения технологии способны сместить требуемый баланс, остаются непрореагировавшие компоненты, и получаемое напыление может «заполучить» весьма токсичные свойства в ту или иную сторону. Встречающиеся в сети негативные отзывы о пенополиуретане, что от него исходит резкий запах, вызывающий недомогание – со 100% вероятностью вызваны именно такими обстоятельствами.
Другое дело, что сам процесс напыления требует чрезвычайно ответственных мер безопасности. Работы должны проводиться в специальном снаряжении, с обязательной защитой всех открытых участков кожи и слизистых оболочек. Особое внимание – обеспечение защиты органов дыхания. По существующим технологическим требованиям для этого должны использоваться полностью закрытые маски с принудительной подачей чистого воздуха для дыхания. Кстати – это еще один критерий добросовестности и квалифицированности мастеров. Если замечено, что работники выполняют напыление в обычной одежде, а из всех средств защиты применяют только марлевую повязку – это точно «шабашники». Если их руководитель не заботиться о здоровье своих работников, вряд ли у него будет «болеть голова» и за качество выполняемого утепления.
Очень часто самыми экологичными материалами преподносят натуральные утеплители – типа мха, опилок, льняной пакли, соломы и т.п. Здесь вроде бы все правильно, если не учитывать одного момента. А конкретно – такие материалы становятся богатой питательной средой для микроорганизмов и насекомых, активно впитывают из окружающего воздуха самые различные вещества, которые вполне могут представлять опасность для здоровья человека. Качественный пенополиуретан с закрытой ячейкой таких недостатков лишен.
Можно сразу отметить и химическую стойкость пенополиуретана к подавляющему количеству используемых в повседневной жизни веществ. Он не боится растворов кислот и щелочей (кроме высококонцентрированных). В отличие, скажем, даже от экструдированного пенополистирола, его можно декорировать любыми штукатурными составами и красками на любой основе.
Использование пенополиуретана позволяет отказаться от паро- и гидроизоляции?
Это преимущество справедливо только для закрыто-ячеистого ППУ. Действительно, и в кровельном, и в стеновом «пироге» (при внешнем напылении материала на стены) потребности в использовании гидропароизоляционной внутренней и ветрозащитной водонепроницаемой мембран нет. А это, надо сказать – весьма значительное упрощение всего общего процесса работ и существенный эффект экономии.
Однако, следует иметь в виду, что это – не всегда идет во благо. В интернете, например, постоянно ведутся жаркие споры в вопросах паропроницаемости материалов. По «классической» схеме она должна нарастать по направлению изнутри помещений в сторону улицы – так обеспечивается свободный отвод водяных паров и снижение вероятности образования конденсата в толще стеновой конструкции. Использование же пенополиуретана может нарушить эту закономерность. Чтобы утепляемое снаружи помещение оставалось в рамках нормального температурно-влажностного баланса, придётся особое внимание уделить вопросам вентиляции, или же предусматривать внутреннюю отделку, которая исключила бы проникновения паров через стены изнутри.
Утепление пенополиуретаном деревянного сруба — весьма сомнительное мероприятие
Не особо приветствуется напыление ППУ на натуральный деревянный сруб, особенно недавно возведенный, бревна в котором еще не успели освободиться от избыточной влажности. Если посмотреть на таблицу паропроницаемости, то показатель у напыляемого пенополиуретана и хвойной древесины поперек волокон – примерно одинаков, порядка 0,05 мг/м×ч×Па. Пенополиуретановая «шуба» при определенных условиях может «законсервировать» влагу в древесине, а это опасно возникновением гнилостных процессов. А вот для древесных композитов (фанеры, ОСП, ДСП) пенополиуретан безопасен – его паропроницаемость даже выше, чем у них.
А вот пенополиуретан с открытой ячеистой структурой – ничем практически в этом плане не отличается от иных утеплителей. При его использовании применение гидро- и ветрозащиты станет обязательным условием.
Материал отличается пожарной безопасностью?
Надо сразу сказать, что создать совершенно негорючий пенополиуретан технологам на настоящий момент пока не удалось. С полимерами это вообще чрезвычайно сложный вопрос просто в силу их молекулярного строения и компонентного состава. Другое дело – насколько он горюч и в какой степени опасен при возникновении пожара.
Если хозяин дома выбирает недорогой материал какого-нибудь восточного производителя, то это скорее всего пенополиуретан класса Г-4. А нужно отметить, что к этому классу относится вообще все, что горит. В таких составах совершенно не применяется антипиреновых добавок, либо их концентрация пугающе мала. Про подобный материал можно сказать однозначно – он «вполне прилично» горит, и потушить его становится весьма непростой задачей. И он не просто горит, но еще и становится распространителем пламени. К сожалению, современная история полна случаев, когда, к примеру, от сварочных работ загоралось пенополиуретановое напыление и выгорало полностью, что вело к деформации и разрушению даже прочных стеновых конструкций. Таким образом, приобретая непонятный материал неизвестного производителя хозяин в какой-то мере «закладывает мину» под собственное жилище.
Так как класс «НГ» пока что – недостижимый горизонт, технологи стараются минимизировать горючесть пенополиуретана введением специальных добавок. Большинство качественных составов уже можно отнести к категории Г-3 – материал самостоятельно не возгорится, без воздействия на него открытого пламени. При исчезновении источника огня пенополиуретан затухает, коксуется, не давая пламени распространяться далее. В отличие от пенополистирола – он на плавится и не течет. Возможно тление скоксовавшегося материала, но и в этих условиях продукты сгорания не столь токсичны, как при горении пенопласта, хотя также представляют весьма грозную опасность для здоровья и жизни человека.
Существуют и более пожаростойкие разновидности пенополиуретана, которые относят к категории Г-2 и даже Г-1. Однако, широкого распространения они пока не получили. Утеплительные качества у них пониже, а стоимость примерно в 3 – 4 раза выше, чем у популярных систем класса Г-3.
По большому счету, степень пожарной безопасности всего здания лишь в незначительной степени зависит именно от типа утеплителя – обычно этот показатель зиждется на правильном строении стеновых и кровельных конструкций. И качественный пенополиуретан даже класса Г-3 здесь может сыграть, скорее, положительную роль.
Последствия пожара — пенополиуретан не дал распространиться огню
Например, на представленной фотографии показаны последствия пожара, произошедшего в расположенном выше помещении. Напыленный пенополиуретан на потолке выгорел и скоксовался, но не передал пламени ниже. На границе потолка со стеной и на верхней части стены материал только лишь тронут температурным разложением, а ниже – вообще остался в целости. Кроме, собственно, слабой горючести, этому способствовала и крайне низкая теплопроводность материала – он не способствует распространению высокой температуры, необходимой для возникновения пламени.
Итак, в публикации достаточно объективно, с точки зрения автора, были рассмотрены основные свойства пенополиуретана, применяемого в качестве утеплителя. Ознакомившись с достоинствами и недостатками этого материала, изучив возможность приглашения действительно квалифицированных специалистов с качественными компонентными системами и классным оборудованием, просчитав примерно «бухгалтерию» предстоящих работ, можно будет принимать решение. Если доводы кажутся неубедительными – полное право выбрать любой из других утеплителей, подходящих для данной конструкции.
Разнообразие утеплительных материалов
Правильно подобрать вам поможет сравнительный анализ, приведенный в специальной статье нашего портала.
Калькулятор расчёта толщины утеплительного слоя
И еще одно подспорье читателю — быстро оценить и сравнить эффективность утеплителей и достаточно точно просчитать требуемую толщину термоизоляционной прослойки на стене поможет специальный калькулятор, размещенный ниже.
Для пользования им необходимо предварительно найти значение требуемого сопротивления теплопередаче, рассчитанное для конкретного региона. Оно указано на карте-схеме, размещенной ниже. В расчет берутся фиолетовые цифры – для стен и ограждающих конструкций.
После этого останется внести запрашиваемые значения и указать планируемые или существующие параметры стеновой конструкции (если внешняя отделка сделана по принципу вентилируемого фасада — она в расчет не принимается). Все остальные расчеты программа выполнит сама.
Одним из химических чудес современной химической науки явилось изобретение нового полимера, известного как пенополиуретан. Производится из нефтепродуктов путем химической переработки. Имеет ячейковую структуру, в каждой ячейке находятся пузырьки газа. Варьируя пропорции используемых исходных веществ, получают пенополиуретаны с различными размерами ячеек. Различаются они и по толщине стенок ячеек. В результате могут получаться мягкие и жесткие пенополиуретаны, имеющие различную прочность и эластичность.
Создание этого материала — заслуга немецких ученых под руководством Отто Байера. Действительно, благодаря новым техническим характеристикам отличаются от других материалов множеством достоинств, использование которых позволяет широкое применение изделий из пенополиуретана в различных сферах деятельности.
Классификация пенополиуретана
Виды пенополиуретана в зависимости от прочности ячеек:
- обычного типа;
- повышенной жесткости;
- мягкого и очень мягкого типа;
- вязко эластичные и высокоэластичные.
Жесткие ППУ широко используются в строительстве, при ремонте, утеплении зданий и в других вариантах. Проводилось множество исследований характеристик пенополиуретана, в том числе, по искусственному состариванию этого материала. Срок его службы в строительных конструкциях достигает 50 лет. Для успешного его применения необходимо избегать контактов с органическими растворителями и сильными минеральными кислотами. Материал устойчив к действию воды и нефтепродуктов.
К сведению! Открытие полимера состоялось в 1937г, но начало триумфального взлета, распространения и массовое применение датируется серединой 60-х. Жестких ППУ насчитывается свыше 30 различных модификаций, отличающихся по своим техническим характеристикам и находящих различные сферы применения.
Технические характеристики жестких пенополиуретанов
Среди множества пенообразных полимеров сложно подобрать материал, объединяющий в себе столько достоинств:
- Высокая теплоизолирующая способность;
- Отличное шумопоглощение;
- Устойчивость к действию агрессивных веществ;
- Низкое влагопоглощение;
- Низкая горючесть;
- Долговечность в применении;
- Экологичность материала, безопасен для человека.
Характеристика теплопроводности ППУ зависит от размеров ячеек, из которых он состоит. Тем не менее, в сравнении с другими теплоизоляторами ППУ является несомненным лидером по показателям теплопроводности, уступают ему в этом даже минеральные ваты.
Шумопоглощение определяется толщиной слоя изоляции, ее демпфирующими свойствами, а также эластичностью и воздухопроницаемостью. Способность ППУ к задержке звуков зависит от характеристики жесткости материала и частоты звуковых колебаний. Для наилучшей защиты от шума предпочтительнее применение ППУ полуэластичного типа.
Пенополиуретан химически устойчив, по этому показателю он превосходит пенополистирол. Он выдерживает действие едких химических паров в допустимых концентрациях, не разрушается под действием масел, спиртов, бензина, устойчив к воздействию эфиров и кетонов, разбавленных кислот. Слой ППУ, нанесенный на металл, защитит его от появления ржавчины. Характеристика эффективности такой защиты варьируется в зависимости от разновидности пенополиуретана.
Влагоустойчивость ППУ достаточно высока. Она также зависит от рецептуры, по которой изготавливался пенополиуретан. Чем выше его плотность, тем меньше поглощение воды. Если необходимо повысить влагостойкость, добавляют специальные вещества (гидрофобизаторы). Например, добавление касторового масла в состав пенополиуретана позволяет в 4 раза уменьшить его водопоглощение.
Характеристика горючести пенополиуретана
Характеристика горючести относит его к веществам с достаточно низкой степенью горения. Применение различных добавок позволяет увеличить его огнестойкость. Изменение химической формулы — более дорогой по стоимости вариант, бюджетной является добавка в рецептуру галогенов или фосфорных соединений. Это позволяет получить устойчивые к возгоранию материалы. Для повышения огнестойкости, не слишком повышая стоимость материала, можно поверх обычного пенополиуретанового покрытия нанести небольшой слой огнестойкого. Это будет вполне разумным вариантом для помещений с высоким риском возгораний, в частности, для отдельных производственных помещений.
Плотность различных пенополиуретанов отличается в зависимости от технологии производства. Материалы с высокой характеристикой удельного веса, до 80 кг на метр кубический, выходят более дорогими по стоимости, с меньшей плотностью — более дешевые.
Долговечность, заявленная производителем, составляет до 30 лет, хотя реальный срок службы намного превышает это значение. Американские и японские специалисты исследовали технические характеристики образцов пенополиуретана, использующегося в строительстве зданий в 70-е годы прошлого века. В результате был сделан вывод, что характеристики образцов материалов, взятых со стен, с крыш зданий, остались без изменений. Прежней осталась и химическая устойчивость, и технические теплоизолирующие свойства.
Применение пенополиуретана
По техническим и экологическим характеристикам пенополиуретан после застывания абсолютно безопасен для здоровья людей.
К сведению ! На заре первых попыток использования необычного по структуре и техническим характеристикам материала планировалось применение изделий из пенополиуретана для интерьера, без серьезных перспектив на будущее
К плюсам технических характеристик пенополиуретана в качестве утеплителя для различных конструкций можно отнести отличную способность материала "прилипать" к любым поверхностям, независимо от материалов, из которых они изготовлены, и формы покрытия. Характеристики напыляемого пенополиуретана позволяют наносить его на различные материалы: дерево, стекло, металл, бетон, вне зависимости от горизонтального или вертикального расположения конструкции. К тому же, пенополиуретан обладает высокой адгезией и прост в применении, его не нужно дополнительно закреплять на поверхности и чем-либо обрабатывать перед нанесением покрытие.
Из-за небольшого веса при применении пенополиуретан не утяжеляет утепленные конструкции, в строительстве — это значительный плюс. Нанесение пенополиуретана повышает плотность конструкций, на которые его напыляют. Пенополиуретан одинаково хорошо переносит и высокие, и низкие температуры, подобные характеристики делают возможным его применение и снаружи, и внутри помещений, как жилых, так и производственных.
Пенополиуретан, в отличие от других видов утепления (листового или панельного вариантов), не образует швов или щелей, которые необходимо дополнительно заделывать. Он заполняет собой все пространство вокруг утепляемой конструкции, позволяет герметизировать разные неудобные для других видов утепления места, к тому же, не требуется применение дополнительных средств для фиксации к утепляемой конструкции.
Пенополиуретан достаточно дешево обходится при хранении и транспортировке из-за применения компактных исходных компонентов.
Характеристики пенополиуретана идеально подходят для мягкой мебели, массово находит применение в качестве упругого наполнителя в креслах и сидениях, диванах, подушках. Поролон повсеместно вытеснил вату и хлопковую набивку из предметов обихода, одежды и элементов интерьера. С этим материалом знаком практически каждый. Поролон находит применение для различных бытовых нужд, по его характеристикам мало какой полимер может выступить заменителем.
Он находит применение и в качестве наполнителя при обивке мягкой мебели, и для утепления одежды и обуви, и в качестве упаковки, защищающей хрупкие и ценные предметы от ударов при транспортировке. Общее производство изделий из пенополиуретана превысило аналогичные показатели продукции из полиэтилена и полиэтиле́нтерефтала́та (ПЭТ).
Отдельные негативные стороны
Абсолютно идеальных веществ не существует. Кроме положительных сторон, жесткие пенополиуретаны выделяют отдельные характеристики в худшую сторону:
- нестойкостью к действию ультрафиолета, необходимо применение защиты штукатуркой, или закрыть панелями, или покрасить.
- ограниченностью применения в тех местах, где возможно чрезмерное нагревание поверхностей или высокая вероятность возникновения возгораний.
- достаточно высокой стоимостью в случае применения напыления.
Технические характеристики полимера обеспечат его производство и применение еще многие годы.