Пенополиуретан – группа пенопластов на базе полиуретана. На 85–90% материал состоит из воздуха – он содержится в порах. Пенополиуретан применяют в качестве тепло- и шумоизоляции, как легкий формообразующий элемент или наполнитель.
Описание и свойства материала
Для получения материала необходимо, чтобы 2 реагента — полиол и изоцианат — вступили в реакцию. Но в зависимости от соотношения этих компонентов и условий реакции результат может быть разным.
Не вспененный полиуретан – чрезвычайно прочный, твердый, гибкий, исключительно мало изнашивается. Пенополиуретан получают по такой же реакции, однако в других условиях. Реакция протекает поэтапно, на одной из стадий добавляют некоторое количество воды. В итоге часть изоционатных групп реагирует с выделением углекислого газа. Газ пытается прорваться сквозь вязкую реакционную массу и образует в нем множество пор одинакового размера и формы.
Степень пористости и степень прочности структуры зависит от соотношения компонентов. Выпускают разные варианты:
- жесткий – плитный пенополиуретан для шумоизоляции;
- мягкий – поролон, не только утеплитель, но и на наполнитель;
- самовспенивающиеся самотвердеющие массы – средство для утепления и изоляции.
Технические характеристики закрытоячеистого материала и пористого поролона заметно отличаются. Чаще всего потребителя интересуют свойства самовспенивающихся вариантов.
Технические характеристики
Полиуретановый утеплитель имеет следующие параметры.
- Коэффициент теплопроводности ППУ составляет 0,020 Вт/мК. 50 мм материала заменяет 150 мм минеральной ваты.
- Температура эксплуатации: -150–+220°С. Поэтому ППУ берут не только для утепления домов, но и в качестве хладоизоляции.
- Максимальная нагрузка на сжатие составляет 0,15–1 МПа, на изгиб – 0,35–1,9 МПа.
- Водопоглощение – не более 1–2%. Материал не боится дождя или снега, так как не впитывает влагу. Однако касается это только жестких вариантов: поролон, например, гигроскопичен.
- Морозостойкость – из-за малой гигроскопичности ППУ хорошо переносит морозы – от 50 до 150 циклов.
- ППУ сохраняет тепловую инерционность — зимой стабилизирует тепло, а летом прохладу.
- Экологичность – материал считается нейтральным. Он с трудом разлагается, не выделяет токсичных веществ.
- Несмотря на полимерную природу ППУ относится к трудногорючим веществам – класс Г3.
- Полиуретан – диэлектрик, и может использоваться для защиты коммуникаций.
- Паропроницаемость материала составляет 0,05 мг(м*ч*Па) вне зависимости от плотности.
Столь полезные потребительские качества и разная форма выпуска обеспечивает ППУ самое разное применение.
Состав и технология производства
Материал представляет собой смесь из полиола и изоцианата. В исходной емкости составляющие отделены друг от друга. При смешивании они вспениваются с выделением углекислого газа и образуют прочную износоустойчивую пористую структуру.
Различают 3 основных способа получения.
- Напыление – смесь наносят при помощи специального оборудования. Компоненты смешиваются и под напором сжатого воздуха подаются на стену. На поверхность ложится уже слой пены, которая мгновенно затвердевает на воздухе. Никаких дополнительных действий совершать не нужно. Пена образует однородное бесшовное напыление. Нередко ППУ наносят в несколько слоев.
- Метод заливки – так получают готовые элементы. Смешанные компоненты под давлением подают в шланг и заполняют материалом формы или полости. Для такого способа нанесения используют смеси с большим сроком застывания. Форму заполняют в несколько этапов.
- Метод инжектирования – используется для поднятия и стабилизации бетонных оснований. Продукт подают к основанию с помощью инжекторной системы. ППУ заполняет полости и поры, увеличиваясь в объеме. Главное преимущество такого способа стабилизации – отсутствие усадки. Плотность вспененных смол ниже, чем плотность бетона или цемента, который нередко используется для таких работ. Последний слишком тяжел и вызывает проседание основания. ППУ решает эту задачу.
Первый способ чаще всего применяют для изоляции: как тепло-, так и хладо- или –шумоизоляции. Вторым способом получают плиты утеплителя, эластичный наполнитель. Инжекционный способ применяют в строительных работах.
Сфера применения
ППУ используется в самых разных сферах.
- Самое востребованное свойство материала – высокое теплосохранение. ППУ применяют для теплоизоляции стен, полов, потолков, чердаков, мансард, балконов и кровли. Он годится для утепления сухих и влажных помещений, применяется снаружи и внутри дома.
- ППУ используют для изоляции трубопроводов, в том числе и магистральных, и цистерн – водонапорных башен, нефтяных хранилищ, резервуаров с водой.
- Применяется для звукоизоляции стационарных конструкций (стен и потолка) и функциональных (вентиляционных коробов).
- Материал используют как хладоизолятор в промышленных бытовых холодильных установках, а также для изоляции низкотемпературного трубопровода.
- Мягкие пенополиуретаны берут для наполнения мягкой мебели, подушек, матрацев, одеял, шумоизоляции салонов, изготовления подлокотников, рукояток, полужестких панелей.
- Наполнитель гигиеничен и безопасен, поэтому нередко используется для наполнения мягких детских игрушек.
- В обувной промышленности материал применяют для изготовления супинаторов, элементов подошвы.
- Однокомпонентная самоотвреждаемая смесь — монтажная пена — широко применяется в мелких ремонтных и строительных работах – от заделки щелей при монтаже пластикового окна до гидроизоляции сантехники.
Возможность производить пенополиуретан прямо на строительной площадке заметно снижает общую стоимость стройки.
Разновидности пенополиуретановых утеплителей
Способность сохранять тепло появляется за счет пористости. В мелких полостях содержится воздух, углекислый газ или нейтральный газ. Все они плохо проводят тепло. При этом жесткая структура материала тоже не должна проводить тепло. С этой точки зрения полимерные органические материалы намного лучше, чем ячеистые бетоны.
Пенополиуретан отличается разнообразием форм использования. Благодаря этому утеплить можно самые разные поверхности и конструкции.
Двухкомпонентный ППУ
Смесь изготавливается прямо на строительной площадке. Для этого используется специальное оборудование, что увеличивает стоимость работ. Однако возможность производить материал в любом объеме и в самые сжатые сроки позволяет существенно сэкономить.
Такой вариант применяется при большом объеме работ. Изолировать ППУ можно любые конструкции – от фундамента до кровли.
Однокомпонентный ППУ
Напыляемый состав, намного чаще встречается в частном строительстве. Включает те же компоненты, однако находятся они в одном баллоне и смешиваются при нажатии на спусковой курок. Вспенивается масса при контакте с влагой из воздуха.
Для изоляции напыляемым ППУ тоже требуется специальное приспособление – пистолет. Однако он гораздо меньше и проще в использовании. Применяют материал в таких же целях – теплоизоляция поверхностей и конструкций. Пена образует равномерное бесшовное покрытие при любой структуре стены, при наличии дефектов. Более того, в последнем случае ППУ укрепляет стены или фундамент.
Однокомпонентный состав рассчитан на работу относительно небольшого масштаба. Это связано с ограничением объема емкости, в которой состав может храниться.
Жесткий утеплитель
Плиты пенополиуретана изготавливают методом формовки. Толщина их определяет степень теплосохранения. Такой вариант при монтаже не требуется никаких специальных приспособлений. Плиты можно закреплять на поверхность или приклеивать – последний вариант лучше.
Различают 2 типа ППУ:
- закрытоячеистый – с плотностью от 30 м³, устойчивый к морозу, не гигроскопичный, но с низкой паропроницаемостью;
- легкий открытоячеистый – с плотностью до 10 кг/м³, с высокой паропроницаемостью, но с водопоглощением сравнимым с минватой.
Легкий ППУ чаще применяют для внутренних работ в сухих помещениях. Он дешевле.
Мягкий утеплитель
Чаще используется как мебельный наполнитель. Он восприимчив к действию воды и ультрафиолета. Его используют для утепления только небольших конструкций.
Технология монтажа
Напыление
Рекомендуется наносить несколько слоев, особенно когда нужна существенная теплоизоляция. В 1 проход накладывают слой от 10 до 20 мм. Причем на разных участках толщина может быть разной за счет дефектов стены или потолка.
Инструкция:
- На баллон с ППУ навинчивают специальную насадку, подключают воздушный компрессор.
- Распыляют первый слой. Перемешанные компоненты наносят на поверхность, через 1–3 секунды начинается вспенивание. Чем ниже плотность исходной смеси, тем эффективней материал увеличивается в объеме.
- ППУ схватывается очень быстро. Второй слой наносят сразу же после затвердевания. Вспенивается он хуже, так как часть энергии расходуется не на нанесение, а на сминание предыдущего слоя ППУ – от 10 до 15%. Такой образом слой уплотняется, но сохраняет структуру.
Плотность смеси выбирают исходя из нагрузки. Для утепления стен и потолка достаточно смеси с плотностью до 40–60 кг/м³. Для теплоизоляции пола потребуется ППУ с плотностью не менее 60 кг/м³. Под отделочные панели достаточно легкой смеси в 9–20 кг/м³.
Чем больше прошло времени между нанесением 1 и 2 слоя, тем хуже адгезия материала к поверхности.
Утепление плитами
Одно из достоинств такого варианта – простота монтажа. Плиты легко режутся, мало весят, крепятся на клей. Технология проста.
- Подготавливают основание. В большинстве случаев утеплитель размещают в полостях обрешетки. Однако есть случаи, когда плиты просто наклеивают на стены. И в первом, и во втором ППУ нарезают по размерам.
- На поверхность плиты и стены наносят клей, ставят ППУ на место и прижимают на пару десятков секунд. Такой способ подходит для ровных поверхностей.
- Если есть некоторые дефекты, плиты закрепляют тарельчатыми дюбелями. Основание крепежа входит в стену, а широкая шляпка удерживает материал – как жесткий, так и мягкий. Кроме того, такой способ крепления позволяет создать вентиляционный зазор между теплоизолятором и поверхностью. Это актуально для внешней отделки.
- Если плиты закрепляют на поверхность без обрешетки, стыки между ними тщательно гидроизолируют скотчем.
Если утепляют конструкцию под нагрузкой, плиты при установке между собой тоже промазывают клеем или заделывают стыки монтажной пеной.
