ППУ изоляции. Пенополиуретан

Промышленное производство эластичных полиуретанов на основе дешевых простых полиэфиров было организовано в США в 1957 году. С течением времени новый пенопласт превратился в многоцелевую конструкционную пластмассу массового применения - пенополиуретан (ППУ).

В 60-е годы, с открытием жестких пенопластов, область применения ППУ изоляции значительно расширилась, и к концу 90-х они стали применяться практически во всех отраслях. По объему производства пенопластов, отметим, мировое лидерство делят ППУ и пенополистирол, но по широте применения и ассортименту впереди ППУ. На его основе получают абсолютно все известные типы материалов и изделий - заполненные, армированные, вспененные, ламинированные и другие.

Область применения ППУ изоляции

Пенополиуретан относится к классу газонаполненных пластмасс или, как их еще называют, пенопластов. Широко исользуются трубы стальные в ППУ изоляции. Промышленное использование пенополиуретанов впечатляет своим разнообразием. Изделия и конструкции на основе пенополиуретанов используют во всех без исключения отраслях промышленности. Вот далеко не полный перечень возможных областей применения пенополиуретана.

Холодильная техника (тепло -, хладоизоляция бытовых и торговых холодильников и морозильников, складов, хранилищ пищевых и сельхозпродуктов).
Транспортная холодильная техника (тепло-, хладоизоляция авторефрижераторов, железнодорожных вагонов - рефрижераторов типа "термос").
Строительство быстровозводимых промышленных и гражданских объектов (теплоизолирующая и несущая способность жестких ППУ в составе "сэндвич" - конструкций).
Строительство и капитальный ремонт жилых зданий, индивидуальных домов, коттеджей (теплоизоляция наружных стен, внутренняя изоляция кровли, изоляция оконных проемов, дверей и т.д.).
Промышленное и гражданское строительство (наружная гидро - и теплоизоляция кровли жестким ППУ методом напыления).
Трубопроводный транспорт (теплоизоляция мазуто- и нефтепроводов, высокоэффективная изоляция низкотемпературных трубопроводов на объектах химии методом заливки под предварительно смонтированный кожух).
Тепловые сети населенных пунктов (теплоизоляция жестким ППУ трубопроводов горячего водоснабжения при новой прокладке или при капитальном ремонте с использованием различных технологических приемов методами заливки и напыления).

Столь широкий диапазон применения обусловлен тем, что пенополиуретан обладает рядом неоспоримых преимуществ по сравнению, прежде всего, с другими теплоизоляционными материалами. Это наиболее низкий коэффициент теплопроводности среди теплоизолирующих материалов (так слой ППУ высотой 10 см по теплоизоляционным характеристикам эквиваленте слою 14,3 см из сухого пенополистирола), возможность его напыления за одно нанесение слоем до 150мм на вертикальные поверхности и на поверхности любой сложной конфигурации, его свойства электрического изолятора, устойчивость к воздействию открытою пламени и теплового изучения, к обледенению, солям. Отметим отличные адгезивные свойства пенополиуретана, его прочность и устойчивость к деформации, высокую способность защиты объектов от воздействия воды, погодных факторов, различных микроорганизмов. К неоспоримым достоинствам ППУ относятся их устойчивость к плесени, гниению, способность "работы" в грунте.

Сравнительная характеристика ППУ изоляции с традиционными теплоизоляторами

Теплоизолятор	Плотность кг/м	Коэффициент теплопроводности Вт/мК	L, M	Срок эксплуатации, лет
ППУ	35-160	0,019-0,035	50	Более 25
Минеральная вата	15-150	0,052-0,058	90	5
Пенополистирол	15-35	0,041	80	15
Пенобетон	250-400	0,145-0,16	760	10
Керамзит	-	0,14-0,18	1500	20
Кирпич	1000	0,45	1720	Более 50

L - эквивалентные толщины материалов, обеспечивающие одинаковую теплоизоляцию.

Немаловажно, что ППУ эластичен, не растрескивается, не расслаивается и не отслаивается при экстремальных температурах от -40 до + 150°С, создает герметичный воздухо- и водонепроницаемый слой, имеет низкую плотность, является прекрасным вибро- и шумоизолятором, экологически безопасен и нетоксичен, обладает высокой прочностью и износостойкостью, сохраняет свойства в достаточно широком температурном диапазоне эксплуатации - от -200 до + 150°С

Во всем мире готовый ППУ без проблем проходит испытания на токсичность. В России санитарные нормы даже жестче, чем за рубежом, тем не менее в любом регионе нашей страны ЦГСЭН в гигиенических сертификатах указывает: "ППУ безопасен при применении в качестве теплоизоляционного материала".

Если в компоненты для получения ППУ включены антипирены, то пенопласт горит только там, куда попадает пламя внешнего источника огня, и горит до тех пор, пока это пламя есть. Если убрать факел - ППУ изоляция гаснет, не тлеет и не дымит.

Изготовление изделий из ППУ

Образование пенополиуретана происходит при реакции двух жидких компонентов: "А" - полиэфирного компонента и "Б" - полиизоцианата. В результате образуются микрокапсулы, заполненные газом. Варьируя состав компонентов и особенности технологии, можно получить пенополиуретан, обладающий различными свойствами.

Основные методы получения изделий из пенополиуретанов - это метод напыления и метод заливки. Несмотря на существенные различия в этих технологиях, принципы получения пенополиуретанов и в первом, и во втором случаях остаются одинаковыми: два компонента в определённом соотношении независимо друг от друга подаются в смесительный узел: распылительный пистолет (при напылении) или смесительную головку (при заливке), где тщательно перемешиваются и либо распыляются на заданную поверхность в виде аэрозоля, либо выливаются в подготовленную пресс-форму.

Ключевыми факторами в процессе получения пенополиуретанов являются точно дозированная подача исходных химических компонентов и высокоэффективное перемешивание их между собой за кратчайший промежуток времени.

Производство жесткого ППУ методом напыления позволяет получать слой ППУ любой толщины на вертикальных или горизонтальных поверхностях, представляющий собой бесшовное термо- и гидроизоляционное покрытие.

Процесс образования заливочного пенополиуретана обусловлен большим временем старта и подъемом пены в форме, куда происходит заливка полиуретана. Заливочный ППУ применяется для производства различного рода конструкционных термоизоляционных изделий - "сэндвич" -панелей различных размеров, теплоизоляционных плит для кровли, блоков, корпусов холодильников, скорлуп для изоляции трубопроводов, систем "труба в трубе", заливка полостей яхт с целью создания непотопляемости.

Получение ППУ изоляции по технологии напыления

ППУ изоляция трубопроводов методом напыления позволяет одним составом выполнить антикоррозийную, теплоизоляционную, и гидроизоляционную защиту трубопровода.

Трудоемкость работ снижается в 5 раз.

ППУ композиция после напыления вспенивается и отверждается за считанные секунды, покрывая изолируемую поверхность сплошным непроницаемым слоем. Теплоизоляционный слой покрывается атмосферостойкой эмалью. Для повышения устойчивости изоляции к механическим воздействиям на нее наносится защитно-покровный слой толщиной 10-15 мм из ППУ более высокой плотности или другие защитные материалы.

ООО "Химбалт" рекомендует использовать как для напыления, так и для заливки пенополиуритана установку для ППУ.

Метод теплоизоляции строительных конструкций по технологии напыления пенополиуретана в сравнении с другими традиционными теплоизоляционными технологиями имеет ряд неоспоримых преимуществ:

Позволяет одним составом выполнить теплоизоляционную, антикоррозионную и гидроизоляционную защиту трубопроводов.
технология позволяет утеплять строительные конструкции любых размеров и конфигурации;
высокая адгезионная прочность покрытия с напыляемой поверхностью не требует дополнительных работ по крепежу теплоизоляции;
толщина напыляемого слоя пенопо лиуретана не ограничена, что позволяет при менять данную технологию для любых климатических зон;
благодаря таким своим качествам, как абсолютная экологическая безопасность, с одной стороны, и стойкость к воздействию внешних факторов, с другой стороны, технологию напыления пенополиуретана допустимо применять как изнутри зданий, помещений, так и снаружи;
монолитность получаемого пенополиуретанового покрытия позволяет полностью исключить появление "мостиков холода";
при выполнении работ по технологии напыления дополнительным плюсом является невозможность расхищения теплоизоляции на неохраняемых объектах;
также немаловажно отметить снижение транспортных затрат, так как любой теплоизоляционный материал на 85-90% состоит из воздуха, поэтому выгоднее изготавливать утеплители на месте строительства, чем гнать «вагон или фуру с воздухом» из другого конца страны. Расходные материалы поставляются на объект в жидком виде и при напылении расширяются в объёме приблизительно в 12-15 раз, то есть из двух стандартных 200-литровых бочек получается около 6 м³ готового пенополиуретанового пенопласта.

Основные свойства ППУ изоляции

Наименование показателей.	Значение.
Кажуаяся плотность, кг/м3	50-70
Разрушаюее напряжение при сжатии 40%, МПа, не менее	0,25
Коэффициент теплопроводности,Вт/(м*К), не более.	0,30
Водопоглащение, кг/м2	2,0
Горючесть по ГОСТ 30244-94	Г3
Термостойкость °С	150
Расход ППУ кг на м2 при толщине- 50мм, при плотности 60.....70 кг/м3	3,3.......4,7

Полиизоцианат

Компонент «Б» в ППУ системе - это полиизоцианат, представляет собой смесь 50…60% дифенилметандиизоцианата и полизоцианата большей молекулярной массы с объемной долей изоцианатных групп не менее 30%.

По внешнему виду это темная жидкость со специфическим запахом. Токсичен (ПДК паров в воздухе производственных помещений – 0,2мг/м3), пожароопасен (температура вспышки 1750С, воспламенения 2150С).

Полизоцианат (Компонент «Б») легко реагирует с водой и атмосферной влагой, в результате чего образуется осадок твердого полимерного материала, который нельзя использовать для переработки. Поэтому бочки с компонентом «Б» должны быть герметично закрыты и защищены от контакта с водой и атмосферной влагой.

При длительном хранении полиизоцианата, особенно при пониженной температуре , в нем может образоваться мелкокристаллическая масса темного цвета, которая значительно увеличивает динамическую вязкость компонента.

Полиизоцианат производства фирмы «Bayer AG» , Германия, торговой марки "Desmodur 44V20L" .

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ Desmodur 44V20L(ДЕСМОДУР 44Фау20Л)

Десмодур 44Фау20Л - жидкий, коричневый продукт, представляющий собой смесь 4,4'- дифенилметандиизоцианата (МДИ) с изомерами и гомологами более высокой функциональности. В сочетании с полиолами используется для изготовления пенополиуретанов.

ОТБОР ПРОБЫ: Избегать попадания влаги.

СПЕЦИФИКАЦИ:

Параметр	заданное значение	ед. изм.	метод измерения
Содержание NCO-групп	31,5 +- 1	вес.%	2011-0248603-94
Вязкость при 25°C:	200 +/- 40	мПа.с	2011-0313703-95
Кислотность:	<200	ppm HCl	2011-0461101-94

Вязкость продукта Десмодур 44Фау20Л увеличивается при длительном хранении. Ухудшение свойств продукта по нашим наблюдениям не наступает.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Параметр	значение	ед.изм.	метод измерения
Общее содерж. хлора	< 4000	ппм хлор	2301-0132703-95
Плотность при 20°C:	1,23	г/см3	Дин 51757

ФОРМА ПОСТАВКИ

Поставка осуществляется в бочках с накатанной горловиной, цистернах, контейнерах или в автоцистернах.

УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ

Температура продукта во время транспортировки в цистерне-контейнере в пределах от 20 до 45°C. Рекомендованная температура хранения от 10 до 30°C. Срок хранения с момента поставки составляет 6 месяцев в закрытых емкостях при исключении попадания влаги.

Подходящие материалы для емкостей – сталь (чугун ) и высококачественная сталь (V2A).

УКАЗАНИЯ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ

При температурах ниже 0°C Десмодур 44Фау20Л может частично кристаллизоваться. Путем осторожного, по возможности кратковременного нагревания содержимого всей бочки максимально до 70°C продукт можно опять разжижить, причем может увеличиться образование осадка.

Необходимо следить, чтобы емкости, даже пустые, были постоянно плотно закрыты. Прежде всего нужно исключить попадание воды, так как вода с Десмодуром 44Фау20Л преобразуется в полимочевину с образованием окиси углерода. При хранении, переливании и переработке Десмодура 44Фау20Л следует исключать доступ воды в любой форме (влажная емкость, содержащий воду растворитель, влажный воздух), так как в противном случае в результате реакции углекислоты может опасно повыситься давление в емкостях. Кроме того, образующаяся полимочевина в продукте Десмодур 44Фау20Л может вызвать выпадение осадка, что может привести к засорению фильтров, насосов и трубопроводов вспенивающей установки.

ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРЫ ПРИ ОБРАЩЕНИИ

44Фау20Л является смесью изомеров дифенилметандиизоцианата (МДИ) с определенным содержанием высокофункциональных гомологенов. Давление пара при температуре 20°C составляет менее 10 -5 мбар, содержат макс. 50 ппм фенилизоцианата, что обусловлено технологически; они практически не оказывают влияния на токсикологические свойства продукта 44Фау20Л.

Для работы с продуктом установлена предельно допустимая концентрация содержащегося в нем рабочего вещества на рабочих местах в виде газа, пара или взвесей в воздухе. Актуальная величина предельно допустимой концентрации подлежит постоянному контролю и содержится в паспорте по технике безопасности.

Степень возможной опасности зависит в основном от количества паров и аэрозолей , выделяющихся при переработке продукта 44Фау20Л .

Переработка 44Фау20Л при температуре от 20 до 25°C по методу литья не создает проблем, если она производится в вентилируемых помещениях. На рабочем месте должен быть предусмотрен достаточный и, прежде всего, целенаправленный отсос воздуха. Движение воздуха должно осуществляться в сторону от работающих. Следует предусмотреть регулярный контроль установок.

Это действительно, прежде всего, тогда, когда 44Фау20Л или соответствующая реакционная смесь разбрызгивается, нагревается или перерабатывается при температурах свыше 25°C, так как тогда существует опасность превышения максимально допустимой концентрации.

Пары и аэрозоли продукта 44Фау20Л (последние возникают при вспенивании разбрызгиванием и при продувании смесительных головок сжатым воздухом) раздражают глаза, слизистые оболочки носа, глотки и легких, и могут привести к аллергическим реакциям. Поэтому следует избегать вдыхания паров и аэрозолей.

Во время работы следует носить защитные очки, непроницаемые перчатки и закрытую рабочую одежду.

Если брызги продукта Десмодур 44Фау20Л попадут в глаза, то их следует тотчас же осторожно и основательно промыть чистой водой. После этого необходима врачебная помощь.

Попавшие на кожу брызги следует тотчас стереть и тщательно промыть с водой и мылом. Рекомендуется участок очищенной кожи смазать защитным кремом.

Следует тотчас же сменить загрязненную одежду, чтобы избежать дальнейшего контакта с кожей.

Десмодур 44Фау20Л следует хранить отдельно от продуктов питания.