Новак В. А., к.т.н., Директор ООО НВП «ВЛАДИПУР», г. Владимир
В современных условиях постоянного роста цен на энергоносители, энергосбережение и энергосберегающие технологии сталиособенно актуальны. В сфере строительства это отразилось на увеличении спроса на эффективные изоляционные материалы, позволяющие уменьшить потери тепла (холода) в бытовых и промышленных зданиях, а также трубопроводах, и тем самым снизить потребность в привлечении дополнительной энергии. Теплоизоляционные материалы широко представленных на современном рынке, основными из них являются:минеральная вата, блоки пеностекла, плиты из пенополистирола, изделия из пенополиуретана (ППУ).
Широкое распространение получили жесткие ППУ, как наиболее перспективные из всех известных теплоизоляционных материалов. Однако существуют некоторые сложности при монтировании конструкций с применением листовых изоляционных материалов, в частности: непрочное крепление к поверхности, необходимость использования специальных крепежей и приспособлений, возможное наличие тепловых мостиков в области стыков. В связи с этим наиболее эффективным способом создания тепло- и гидроизоляционного покрытия стал метод напыления жесткого пенополиуретана.
Состав продукта
Сырьем для производства ППУ является нефть, в качестве вспенивателей обычно используются жидкости с низкой температурой кипения. В основе получения пенополиуретана лежат химические реакции синтеза полимера с одновременным его вспениванием под действием образующейся (испаряющейся) в ходе реакции газовой среды.
Состав ВЛАДИПУР ® для напыления трехкомпонентный:
- полиольная часть (смесь полиолов и специальных добавок);
- полиизоцианат (или смесь полиизоцианатов);
- активаторная смесь (смесь катализаторов).
Такие системы открывают широкие возможности для обработки, позволяют гибко реагировать на изменения температуры и колебания влажности воздуха окружающей среды. В таблице 2 представлены физико-механические свойства напыляемого пенополиуретана.
Физико-механические свойства ППУ ВЛАДИПУР®
| Параметры | ВЛАДИПУР®А/Б-3017/Н | ВЛАДИПУР®А/Б-3017/ТН | ВЛАДИПУР®А/Б-3017/ПН («корка») |
| Плотность ППУ, кг/м3 | 50-70 | 50-70 | 200-250 |
| Прочность при сжатии, кПа, не менее | 200 | 200 | 2000 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/м К, не более | 0,032 | 0,032 | 0,065 |
| Водопоглощение за 24 ч, см3/м2, не более | 300 | 300 | 150 |
| Температура размягчения по Вика при нагрузке 10 Н, °С, не менее | 100 | 150 | 100 |
Область применения
ППУ применяют:
- в гражданском строительстве для теплоизоляции жилых помещений использование сравнительно тонкого слоя ППУ позволяет снизить тепловые потери на 60 – 70 %;
- для теплоизоляции труб, причем благодаря своим прочностным характеристикам покрытие не теряет теплоизоляционных свойств на протяжении 25 – 30 лет;
- в холодильной технике, как для изоляции самих холодильных помещений, так и для минимизации тепловых потерь в системах транспортировки сжиженного газа — сплошная изоляция позволяет снизить энергозатраты на охлаждение камер;
- в судостроении использование ППУ позволяет не только повысить гидро и теплоизоляцию судов, но и увеличить подъемную силу, не утяжеляя конструкции.
Широкое использование напыления ППУ определяется простотой применения, возможностью варьирования свойств пенопластов при небольших изменениях состава исходных продуктов, а также получение их на месте проведения работ. Напыляемые ППУ системы ВЛАДИПУР® имеют широкий диапазон плотности от 40 до 200 кг/м3, выдерживают температуру от -50 °С до +130 °С и высокие механические нагрузки.
Благодаря высокой адгезии ППУ к большинству поверхностей (металл, бетон, кирпич, стекло, дерево, шифер и др.) осуществляется качественная теплоизоляция различных элементов здания, в том числе имеющих сложные формы (арки, колонны). В табл. 1 представлены значения адгезионного показателя ППУ к наиболее распространенным материалам.
Таблица 1. Данные по адгезии напыляемого пенополиуретана
| Материал | Адгезионный показатель, кг/см2 |
| Древесина, фанера | 1,5 |
| Чугун, оцинкованное железо | 2,0 |
| Алюминий | 1,0 |
| Нержавеющая сталь, волокнит | 1,5 |
| Бетон | 2,5 |
Нанесение пенополиуретана методом напыления осуществляется на горизонтальные и вертикальные поверхности, в том числе на потолки, обеспечивая при этом значительное снижение теплопотерь за счет получения сплошной и бесшовной высококачественной изоляции, причем время обработки значительно меньше, чем в случае использования листовых материалов.
Напыление ППУ позволяет осуществлять бесшовную теплоизоляцию жилых и производственных помещений, кровель, строительных сооружений и конструкций, промышленных холодильников, а также проводить дополнительную тепло и гидроизоляцию и обеспечивать защиту от механических повреждений.
Технология напыления ППУ
Напыление – самая эффективная технология нанесения теплоизоляционных покрытий на большие площади или на поверхности со сложным рельефом. Напыление можно осуществлять как стационарно, так и непосредственно на объекте. В результате получают бесшовное и однородное покрытие. Технология несколько схожа с процессом окрашивания пульверизатором. Отвердевание покрытия происходит в течение 10 — 40 секунд. Процесс ведут в несколько слоев до достижения заданной толщины.
Напыление материала осуществляется оператором при помощи пистолета, направленного на обрабатываемую поверхность. Оптимальная толщина слоя покрытия, создаваемая за 1 проход — 5 — 10 мм (0,5-1,0 кг/м2). Расход материалов варьируется в зависимости от условий работы (ветра, температуры и др.), конфигурации обрабатываемой поверхности и требований к конечному результату.
Важным условием для получения качественной теплоизоляции является применение специального оборудования — установок низкого и высокого давления. К установкам низкого давления относятся аппараты типа «Пена» и их модификации, основой которых является дозирование компонентов шестеренчатыми насосами. Наиболее распространены установки высокого давления с плунжерными насосами. Для получения качественной и эффективной изоляции необходимо строго соблюдать технологию процесса, состоящую из следующих операций:
- проверка оборудования;
- подготовка напыляемой поверхности;
- подготовка компонентов;
- проведение контрольного напыления с определением качества полученного напыленного ППУ.
- напыление
Для хорошей адгезии ППУ необходимо, чтобы поверхность была сухой и очищенной от грязи, краски, ржавчины и масел. Важной стадией в плане достижения высокого качества пены, хороших результатов и стабильности работы установки является подготовка ППУ. Основная проблема — склонность компонентов к незначительному расслаиванию в течение времени, поэтому следует гомогенизировать содержимое бочек путем их перекатывания. При наличии расходных материалов в емкостях установки перед началом работы и после каждого перерыва их перемешивают. Также необходимо строго соблюдать соотношение компонентов, оно должно соответствовать указанному в технологическом паспорте ППУ-системы.
Напыление пенополиуретана на изолируемую поверхность выполняется послойно, при этом достигается высокая адгезия в пограничных областях. Оптимальными условиями напыления ППУ являются:
- чистые и сухие поверхности;
- скорость ветра не более 5 км/ч;
- отсутствие дождя и снега, при работе вне помещения;
- температура изолируемой поверхности выше +10 °С;
- темпемпература компонентов от +18 до +25 °С;
- толщина напыляемого слоя не более 1 см.
Проблемы, возникающие при использовании ППУ
Практика свидетельствует, что наиболее характерными и частыми отклонениями от нормального хода процесса напыления являются: стекание вспениваемой системы с вертикальной, наклонной или потолочной поверхности, технологическая усадка, локальное растрескивание, неоднородная структура пены. Все эти проблемы обусловлены, как правило, сбоями в работе оборудования, несоблюдением дозировок компонентов, резкими изменениями условий напыления (дождем, градом, порывами ветра), нарушающими «сбалансированную» рецептуру.
Растрескивание слоя присуще ППУ, напыленным при низких температурах. Кроме того, такие пены склонны к ускоренному снижению прочности при изгибе под влиянием погодных факторов.
«Волосяные» микротрещины допустимы, при условии, чтобы они в дальнейшем не расширялись и не углублялись. Сквозные расщелины, в которых может скапливаться и замерзать вода, требуют оперативной заделки.
Защитный слой для напыленных ППУ
Основными требованиями к покрывному слою для напыленного ППУ, работающему в условиях прямого контакта с окружающей средой, являются предохранение от деструктивного воздействия ультрафиолетового излучения и влаги (туман, дожди, лед).
Как правило, толщина поверхностного покрытия составляет 0,25-1,0 мм, поэтому предпочтительны системы, наносимые напылением. Наиболее распространены ППУ-системы повышенной плотности (тип «корка»), а также на основе акриловых латексов и силиконовых покрытий, имеющие хорошую адгезию к напыленным ППУ. Такие покрытия эластичны при охлаждении, наносятся при температурах выше 10°С напылением, валиком или кистью.
Если к изолируемым ППУ объектам предъявляют повышенные противопожарные требования, то рекомендуются покрытия, выполняющие и огнезащитную функцию. В этом случае обычно применяют: сухую штукатурку и цементные составы.
Преимущества и недостатки технологии напыления ППУ
Основные преимущества напыляемых ППУ:
- низкий коэффициент теплопроводности, не выше 0,025 Вт/м·К;
- при использовании жесткого ППУ с низкой плотностью (35-70 кг/м3) исключается дополнительная нагрузка на изолируемый объект и необходимость усиления несущих конструкций;
- сплошное сцепление с изолируемой поверхностью конструкций позволяет защитить их от конденсации влаги;
- высокая стойкость к агрессивным средам и химическим соединениям;
- закрытопористая структура, что повышает гидроизоляционные свойства материала;
- мобильное, компактное оборудование позволяет проводить напыление как в полевых условиях (на стройплощадках), так и на стационарных объектах.
- технологичность. В зависимости от производительности используемого оборудования двое рабочих за смену могут обработать 200-1000 м2 изолируемой поверхности.
К недостаткам можно отнести:
- нестойкость к УФ-излучению, которое вызывает разрушение материала
- невозможность работ с холодными поверхностями
- перерасходы компонентов при сильном ветре
Выводы
Применение покрытий из напыленных ППУ одно из самых передовых и интенсивно развивающихся направлений в области теплоизоляции. Этот процесс обладает рядом неоспоримых преимуществ, таких как низкая теплопроводность, устойчивость к агрессивным средам, прочность, легкость. На сегодняшний день у ППУ, как у теплоизолятора, практически нет аналогов, что предопределяет дальнейшее совершенствование и развитие процесса.