Технические характеристики пенополиуретана и его применение в качестве утеплителя

Как делается пенополиуретан базовый принцип

Производство ППУ подразумевает очень сложный технологический процесс. ППУ масса формируется вследствие реакции между полиолом и диизоционатом или полимерным изоционатом в присутствии определенных катализаторов и прочих добавок. Так как производить сам пенополиуретан приходится непосредственно перед заливкой или напылением, завод-изготовитель поставляет две фазы ППУ-смеси в отдельных контейнерах. Фазы смешиваются в специальных установках перед выполнением работ. Вот что происходит при смешивании двух фаз:


Из-за многообразия изоцианатов и огромного спектра полиолов можно получить полиуретаны с различными свойствами и сферами применения. Это может быть эластичная пена, жесткая пена, эластомер и т.д. Узнать все о производстве пенополиуретана невозможно, так как точная рецептура фаз держится производителями в секрете. Даже при наличии всех необходимых компонентов опытному химику придется долго подбирать нужные пропорции для обеспечения требуемых свойств смеси.

Что такое пенополиуретан

На строительном рынке стремительно расширяет свою нишу новый для России вид утеплителя — ППУ. Слабое знание характеристик материала, агрессивная производителей и анти конкурентов привели к тому, что вокруг этого материала полно мифов и домыслов, среди которых теряются не только простые потребители, но и профессиональные строители.

Так выглядит вспененный двухкомпонентный полиуретан.

Проблемы начинаются с терминологии. Под утеплителем ППУ многие понимают знакомый всем с детства поролон. Но это мягкая и очень эластичная разновидность пенополиуретана, которым в здании можно утеплить входные двери, но не конструктивные элементы. Настоящий утеплитель имеет жидкую форму.

Но и здесь потребители и специалисты допускают неточности, считая простую монтажную пену таким же утеплителем ППУ. На первый взгляд они правы: оба материала из пенополиуретана. Но разница все же есть и существенная. Утеплитель ППУ состоит из двух компонентов: «А» — полиола и «В» — полиизоционата. Смешиваясь, они вступают в реакцию синтеза полимера с выделением углекислого газа. В результате получается вспененный, с жесткой структурой и закрытыми ячейками материал. ППУ можно купить в бочках или заранее заправленных баллонах.

Монтажная пена состоит из одного компонента, который на воздухе вступая в контакт с парами воды (поэтому и существует рекомендация смачивать поверхность перед нанесением пены) и кислородом полимеризируется, создавая открытые ячейки застывшей пены. Отсюда и совершенно другие физико-технические показатели. Чтобы было понятно о чем речь, приведем таблицу с основными характеристиками материалов.

Таблица 1. Основные показатели ППУ и монтажной пены.

Виды пенополиуретана / Показатели ППУ Монтажная пена
Теплопроводность, Вт/(м×°К) 0,022-0,035 0,025-0,045
Количество ячеек закрытого типа, % Более 90,0 Менее 50,0
Изменение объема пены по сравнению с началом процесса расширения 1 к 40 1 к 70-90
Паропроницаемость, мг/(м*ч*Па) 0,02-0,05 0,07-0,17
Плотность, кг/м3 20,0-80,0 8,0-18,0
Влагопоглощение, % 1,0-3,0 10,0-60,0
Прочность на сжатие, кгс/см2 1,53-10,19 Около 1,02
Прочность на изгиб, кгс/см2 3,3-19,37 Около 17,0

Один из видов пенополиуретана – монтажная пена.

Следующий миф — утеплитель новый, малоизученный. Поэтому лучше отдать предпочтение хорошо проверенному, пусть и не лучшему, теплоизолятору.

Действительно, в России этот тип утеплителя стал применяться только со средины 90-х годов прошлого столетия. Свою нишу он отвоевывает с трудом, так как потребители по прежнему отдают предпочтение традиционным утеплителям: керамзиту, стекловате и вате из волокон базальта.

Позднее появление ППУ в странах СНГ вовсе не означает, что в странах Европы и Северной Америки он появился в то же время. Там он известен с конца 30-х годов ХХ века (изобрел немецкий химик Отто фон Байер). Сегодня львиную долю рынка утеплителей в США и Европе как раз и занимает двухкомпонентный пенополиуретан.

Это интересно: Размеры и цены ОСП плит — свойства, преимущества и недостатки

Преимущества утепления кровли пенополиуретаном

  • ППУ экологически безопасный материал, это подтверждают сертификаты.
  • Не выделяет токсических веществ, не вызывает аллергий.
  • Монтаж проходит без применения дополнительных крепежей. За счет адгезии пенополиуретан наносится и прочно удерживается на поверхностях. Отличная адгезия с любыми кровельными материалами дает возможность использования ППУ на крышах с любым углом наклона.
  • Высокая скорость работы с ППУ это норма, а не ускорение в ущерб качеству. В среднем за смену закрывается 300-400 м2 площади кровли. Крыша довольно масштабного размера утепляется за 1-2 дня.
  • ППУ обладает высокими свойствами гидроизоляции. Утепляя крышу пенополиуретаном вы одновременно решаете вопрос с ее протеканием.
  • Выносливость материала. Легко переносит низкие и высокие температуры. Срок службы 25-50 лет.

Технология утепления пенополиуретаном

Существует два способа утепления с использованием данного материала:

  • Утепление напылением;
  • Заливка пенополиуретана.

Рассмотрим особенности данных процессов.

Утепление напылением пенополиуретана

Самый простой, и в то же время самый распространенный способ работы с ППУ – распыление. Для нанесения пены используется пистолет-распылитель, в котором главные ингредиенты (изоцианат и полиол) смешиваются при помощи воздуха.

Нанесение пенополиуретана таким способом очень напоминает покраску с использованием распыления, ведь оператор с краскопультом ровным слоем распыляет желтоватую пену на требуемую поверхность (пол, стена, потолок или труба), не пропуская ни одного сантиметра поверхности. Основная реакция начинается после того, как жидкая смесь попала на поверхность. Под воздействием воздуха в жидких полимерах начинается химическая реакция с выделением тепла и углекислого газа, что провоцирует обильное вспенивание материала и заполнение пеной всех пустот.


Сравнивая с другими методами можно выделить ряд преимуществ, которыми обладает напыление пенополиуретана:

  • за счет идеального заполнения всех щелей и проникновения пены в труднодоступные места, исключается появление точки росы, а значит места, в котором собирается влага;
  • слой монтажной пены не оставляет стыков и швов, а значит, исключает потерю тепла через возможные разрывы в утеплителе;
  • по способности сцепления с поверхностями, на которые наносится жидкий пенополиуретан, этот материал сравним, разве что, с профессиональным строительным клеем;
  • остывание материала происходит постепенно, благодаря чему исключаются трещины и разрывы, способные повлиять на способность материала сохранять тепло.

Нужно заметить, что при кажущейся простоте, работа с распылением пенополиуретана имеет ряд тонкостей, которыми владеют лишь опытные специалисты. Практика показывает, что произвести качественное напыление ППУ с первого раза – задача трудновыполнимая, а потому данную работу лучше доверить профессионалам.

Заливка утепления конструкции пенополиуретаном

В случае, когда смешивание двух ингредиентов происходит без доступа воздуха, смесь получается кашеобразной, а значит, ровной и плотной. Такой смесью можно с легкостью заполнять ниши между несущей стеной и фасадом здания, можно заливать смесь под черновой пол, под крышу, или в любую другую ограниченную полость. Спустя 20-25 минут после заливки материал увеличится в объеме и заполнит все пространство.

  • сэндвич-панели, а также термопанели и панели с облицовкой;
  • теплоизоляционные скорлупы для труб;
  • пчелиные ульи;
  • декоративные элементы интерьера (лепнина, багеты);
  • элементы холодильных камер;
  • элементы воздуховодов и вентиляционных систем.

Кстати, фасадные панели с клинкерной плиткой выпускаются как раз на основе пенополиуретана. Панель ППУ выполняет здесь функцию утеплителя, а клинкерная плитка в точности повторяет благородный клинкерный камень.

Характеристики пенополиуретан компонентов

Пенополиуретан компоненты имеют несколько основных параметров, которые учитываются при переработке ппу системы. Это температура, соотношение при переработке, время гелеобразования системы, время старта системы, время подъема и плотность конечного продукта.

Температура пенополиуретан компонентов достаточно важный параметр. Как правило, рекомендуемая температура для составляет 15-25 градусов по Цельсию. Кроме того, важна и температура окружающей среды. Например, для напыления пенополиуретана необходимо чтобы температура поверхности, на которую будет напыляться система, была не менее 10 градусов. Если будет менее 10 градусов, то увеличиться расход системы, потому что компоненты ппу будут хуже вспениваться. При переработке пенополиуретан компонентов методом заливки в форму также важен такой параметр как температуры формы. Для интегральных и эластичных особенно критичны температурные режимы формы, окружающей среды и самих .


Соотношение – это соотношение А и В по массе при переработке системы. Есть пенополиуретан компоненты, которые предусматривают соотношение по массе 100:100 (т.е. «один к одному»), 100:120 и даже 100:230

Соблюдение соотношения предельно важно при получении эластичного или интегрального пенополиуретана

Временем гелеобразования называют время, которое прошло после смешивания пенополиуретан компонентов и когда смесь переходит из состояния жидкости в гель.

Временем старта пенополиуретан компонентов называется время, прошедшее после смешивания двух и началом вспенивания или так называемым «поднятием» пенополиуретана. Пенополиуретан компоненты для напыления имеют достаточно малое время старта, поскольку пенополиуретан должен как можно быстрее вспениться и отвердеть на поверхности. Самым малым временем старта обладают напылительные компоненты ппу, которые напыляются на вертикальную поверхность или «над головой», чтобы система не стекала под действием силы тяжести. Для напыляемых пенополиуретан компонентов время старта, как правило, составляет от 3 до 7 секунд. У заливочных пенополиуретан компонентов наоборот, время старта увеличено. Это связано с тем, чтобы смешанные пенополиуретан компоненты могли успеть растечься по форме и равномерно заполнить всё пространство. Самым большим временем старта обладают компоненты ппу для производства предизолированных труб по принципу «труба в трубе». При таком производстве, пенополиуретан компоненты должны успеть равномерно растечься по длинной трубе. Показатели времени старта у данных пенополиуретан компонентов доходят до 60-80 секунд.

Временем подъема пенополиуретан компонентов называют время, в ходе которого пенополиуретановые компоненты увеличиваются в объеме.

Плотность пенополиуретана один из важных параметров в производстве жестких пенополиуретановых систем. Чем плотнее пенополиуретан, тем он прочнее. При производстве более плотного пенополиуретана увеличивается расход сырья, а соответственно и себестоимость конечного продукта.

Пенополиуретан компоненты для заливки

Переработка пенополиуретан компонентов для заливки подразумевает качественный перемес и заливку в пресс форму или подготовленную полость. Обычно ппу системы для заливки состоят из 2 или 3 . Это полиол, изоцианат и возможно катализатор. Катализатор иногда специально добавляется в А для уменьшения времени старта. Пенополиуретан компоненты, как правило, используются для производства формованных изделий от теплоизоляционных панелей и скорлуп из жесткого пенополиуретана до эластичных пенополиуретанов для мебели и интегральных ппу для автомобильной промышленности. Некоторые компоненты ппу, к примеру, для получения эластичных и интегральных пенополиуретанов могут состоять и более чем из трех элементов.

Из особенностей пенополиуретан компонентов для заливки стоит отметить увеличенное время старта. Это связано с тем, что заливка как правило, связана с изготовлением формованных деталей – скорлупы, панели, декор и т.п. Для того, чтобы получить качественное изделие, необходимо чтобы пенополиуретан компоненты растеклись по всей форме и приняли весь ее объем. Для этого при производстве изделий со сложной геометрической формой, большой длиной или объемом применяют заливочные пенополиуретан компоненты с временем старта до 60-80 секунд. Также, для производства пенополиуретана методом заливки используются , более зависящие от температурного режима. Под температурным режимом подразумевается и температура (при чем рекомендованная температура для каждого из них может быть разной) и температура производственного помещения и температура формы под заливку. Не соблюдение хотя бы одной из температур, как правило, приводит к бракованному изделию на выходе. Пенополиуретан компоненты для производства теплоизоляционных панелей и скорлупы ппу требуют вначале разогрева формы. После 1-2 заливок форма становиться теплой ввиду того, что компоненты ппу во время реакции выделяют тепло, и дальнейший нагрев как правило, не требуется. При производстве более сложных эластичных и интегральных ппу изделий необходимо поддержание именно заданной технологическими параметрами температуры. В некоторых случаях приходится либо дополнительно подогревать форму, либо наоборот понижать ее температуру.

Во время реакции пенополиуретан компоненты прилипают к поверхности, поэтому при заливке в форму предусматривается антиадгезионная смазка, которая не позволяет вспененному пенополиуретану прилипнуть к металлической пресс форме. В качестве таких смазок используется литол, воск, солидол, различные силиконовые смазки или специализированные смазки серии Пента-120.

При производстве эластичных ппу(для мягкой мебели) или интегрального ппу(автомобильные рули, авто подлокотники и т.п.) особое внимание уделяется выдержке соотношений, указанных в технологии. При таком производстве любое отклонение от заданных параметров ведет к нарушению технологии и как следствие – бракованное изделие

Пенополиуретан компоненты для заливки имеет широкий диапазон плотностей. Для производства теплоизоляционного слоя холодильников применяют с плотностями конечного продукта в 32-40 кг/м3. При изготовлении теплоизоляционных панелей и скорлупы ппу применяют компоненты ппу с плотностями 50-70 кг/м3. Для производства элементов внешнего и внутреннего декора, элементов тюнинга автомобилей(спойлеры, накладки, и т.п.) используется химия с плотностями до 300 кг/м3 и выше.


С этим читают