Во всем мире пенополиуретан признан лучшим из существующих полимеров. Одним из показателей экономики страны является потребление ППУ на душу населения, например, в Северной Америке этот показатель составляет в районе 5-ти кг на человека, в Европе — примерно 4 кг, в России — менее 1 кг. Тем не менее, информированность населения об этом материале достаточно низкая. Мнение о ППУ, как об утеплителе, у жителей нашей страны сложилось следующее: 70% опрошенных считают ППУ изоляцию пожароопасной и вредной для здоровья. Часть потребителей считает, что ППУ недолговечен, поглощает воду как губка и имеет высокую стоимость. И только небольшой процент опрошенных считает его надежным тепломатериалом. В этой статье развеиваем популярные заблуждения и говорим о плюсах и минусах пенополиуретана.
Стальные трубы, утепленные пенополиуретаном в оболочке ПЭ, или ППУ ПЭ
1. Теплоизоляция из ППУ недолговечна / пенополиуретан быстро разрушается
Пенополиуретан является самым долговечным теплоизоляционным материалом из существующих. В качестве утеплителя его начали применять во второй половине ХХ века. Специалисты определили, что пенополиуретановая теплоизоляция труб в среднем служит около 30 лет. Реконструкция предизолированных трубопроводов, построенных в 70-х годах, показала, что свойства материала остались практически неизменными, то есть за все время эксплуатации теплоизоляция почти на 100% выполняла свои функции. Еще пример из Германии: покрытые пенополиуретаном более 50-ти лет назад крыши зданий служат до сих пор.
Долговечность вспененного полиуретана обусловлена его высокой химической устойчивостью к атмосферным воздействиям и к агрессивным химическим агентам — растворителям, щелочам, кислотам, маслам, нефтепродуктам, биоагентам и пр.
Наличие специальных добавок в составе современных вспененных полиуретанов делает их устойчивыми к воздействию ультрафиолета. И если ППУ в прошлом веке отличался чувствительностью к УФ-лучам, то скорость разрушения современного ППУ при непрерывном воздействии прямого солнечного света составляет 1 мм в 5 лет. Как правило, ППУ обрабатывается специальным финишным покрытием или является внутренней частью конструкции, что исключает попадание лучей солнца на материал.
Хранение компонентов А и Б (полиол и изоцианат) для получения пенополиуретана
2. Пенополиуретан токсичен / ППУ вреден
Вспененные полиуретаны безопасны для людей, животных и окружающей среды. Использование ППУ разрешено по всему миру, в том числе в США и Евросоюзе. Для сравнения — минеральную вату запрещено производить в Европе, так как ее каменные волокна при попадании в легкие не выводятся. Также для изготовления минваты используется опасный для здоровья формальдегид, который выделяется в процессе всего срока эксплуатации утеплителя.
Пенополиуретан же — нетоксичный материал. Это форма измененного пластика — вспененного полиуретана, который более, чем на 90% состоит из пузырьков газа. ППУ является гипоаллергенным материалом, не имеющим запаха, он не выделяет вредных испарений.
В повседневной жизни ППУ окружает нас повсюду. Его использование разрешено в пищевой и фармацевтической промышленностях, в медицине, питьевом водоснабжении и пр. Из полиуретанов изготавливают имплантаты и протезы, вспененный полиуретан используют для производства матрасов, подушек, губок для мытья посуды. Мебель, одежда, обувь — огромное количество вещей произведено из этого синтетического полимерного материала. Пенополиуретаном утепляют здания, трубы и даже пчелиные улья.
Концентрация вредных веществ, выделяемых при горении ППУ, при вдыхании имеет в несколько раз меньшее токсическое воздействие, чем продукты горения шерсти, дерева и синтетики.
Технологии производства новых поколений пенополиуретанов постоянно совершенствуются, например, для производства некоторых из них используют материалы из возобновляемых источников, что повышает их экологичность
ППУ, имеющий необходимые гигиенические сертификаты и санитарно-эпидемиологические заключения, свидетельствующие о соответствии нормам СанПиН, допускается при строительстве детских учреждений и больниц.
Испытание вспененных полиуретанов в лабораторных условиях
3. Пожароопасный ППУ / пенополиуретан легко воспламеняется и горит
Пенополиуретан относится к горючим материалам. Для сравнения — негорючими являются бетон, камень, металл и пр. Горючие материалы подразделяют на 4 группы — от слабогорючих до сильногорючих. В зависимости от характеристик материала (жесткий, мягкий, эластичный) ППУ может относиться к любой из четырех групп.
В качестве теплоизоляционного материала используют пенополиуретан групп Г1 и Г2, где Г1 — это слабогорючие материалы, Г2 — умеренногорючие. Материалы первой группы прекращают горение сразу после исключения источника пламени, не способны к возгоранию. Во второй группе после исключения источника возгорания материалы продолжают самостоятельное горение в течение 1–30 сек, являются самозатухающими.
Современные ППУ имеют в своем составе специальные вещества-антипирены, которые не допускают возгорания материала при воздействии высоких температур. Ранее для образования ППУ использовались компоненты без антипиренов, однако в настоящее время пенополиуретаны всегда сохраняют способность к самозатуханию. При нагревании поверхность ППУ коксуется, благодаря чему снижается скорость и вероятность распространения пламени. Материал не тлеет и не дымит.
При использовании пенополиуретана в качестве теплоизоляционного материала, например, при строительстве зданий, он должен иметь пожарный сертификат, подтверждающий соответствие требованиям пожарной безопасности.
Слой ППУ между стальной трубой и ОЦ оболочкой
4. ППУ впитывает влагу / пенополиуретан поглощает воду
Мягкий и жесткий пенополиуретаны отличаются по своим характеристикам. Жесткий ППУ имеет закрытоячеистую структуру, мягкий — открытоячеистую.
Пенополиуретан с закрытыми ячейками имеет самый низкий коэффициент теплопроводности (0,02 Вт/мК), а также хорошие показатели ветрозащиты и гидро-, пароизоляционных свойств. Гигроскопичность закрытоячеистого ППУ низкая, показатели водопоглощения не превышают 1–2%. Материал почти не набирает влагу из воздуха или при погружении в воду и не требует нанесения слоя гидроизоляции. При значительном отсыревании вспененный ПУ со временем полностью высыхает.
Закрытоячеистый ППУ используют для теплоизоляции понтонов, корпусов лодок и кораблей и для плавучих доков. Этот материал можно использовать практически для всех частей морских судов — пенополиуретановая изоляция образует водо- и воздухонепроницаемую преграду, которая препятствует образованию конденсата.
Пенополиуретан с открытой структурой ячеек является паропроницаемым и больше подходит для использования в качестве шумоизолятора, чем утеплителя. Плотность открытоячеистого ППУ в 2 раза ниже, чем у материала с закрытой ячейкой, а коэффициент теплопроводности, наоборот, превышает показатели жесткого ППУ. Легкие пенополиуретаны, использующиеся в качестве изоляцонного материала, могут вбирать до 20% влаги.
Чем меньше плотность ППУ, тем лучше он вбирает влагу, поэтому в зависимости от своих итоговых характеристик он будет иметь разные показатели гигроскопичности.
Компоненты А и Б заливают в пенопакет для заделки стыков ППУ трубопроводов
5. ППУ – дорогой материал / пенополиуретан имеет высокую цену
Если сравнить стоимость кубического метра различных теплоизоляционных материалов, то цена на пенополиуретан будет ненамного выше, чем на другие виды теплоизоляции. Стоимость ППУ окупается в долгосрочной перспективе и обусловлена эксплуатационными характеристиками материала и особенностями производства.
Во-первых, ППУ имеет самый низкий показатель теплопроводности, благодаря чему толщина изоляции из пенополиуретана будет меньше, в отличие от других материалов. Например, при одинаковых показателях удержания тепла слой минваты будет толще слоя ППУ в 2 раза, то есть минеральной ваты потребуется больше. Пенополиуретановая изоляция не «съедает» пространство, за счет чего обеспечивается экономия места.
Благодаря низким показателям теплопроводности пенополиуретана потери тепла не превышают 2–4%, тогда как у традиционных способов теплоизоляции этот коэффициент достигает 15–25%. Таким образом, использование предизолированных труб обеспечивает снижение теплопотерь в 10–20 раз.
Во-вторых, срок эксплуатации ППУ без изменений своих свойств составляет более 30 лет. Изоляционный слой не деформируется, не трескается, не усаживается в объеме с течением времени. Для сравнения — минвата имеет небольшой срок службы, так как значительно теряет свои свойства при намокании. Деформация материала достигает 20% и в первый год минеральная вата может потерять более половины своих теплоизоляционных качеств. Спустя несколько лет минвата подлежит замене.
При сравнении цены на материал стоит учитывать также, что открытоячеистый ППУ менее плотный и его стоимость будет ниже, чем у жесткого пенополиуретана.
Таким образом, экономия при использовании ППУ может доходить до 3–4 раз, а выгода будет ощутима уже спустя 2–3 года.
Заполнение трубной конструкции пенополиуретаном для ее утепления
Заключение
Пенополиуретан занимает важную роль в жизни человека. Заблуждения и домыслы о ППУ, как об утеплителе, основаны на информации о полиуретанах первого поколения. Материал постоянно совершенствуется, потребление в мире непрерывно растет, что говорит о его пользе, безвредности и широких возможностях.
