Что такое пенополиуретан (ППУ)

Пенополиуретан (ППУ) – это одна из разновидностей газонаполненных пластмасс (пенопластов), которая получается  в процессе вспенивания вступивших в химическую реакцию двух жидкостей (А полиола и В изоционата).

После смешивания этих двух компонентов,  начинается химическая реакция, в результате которой первоначально жидкая композиция вспенивается и через определенное время застывает, образуя твердый материал. Получившийся жесткий пенополиуретан имеет закрытоячеистую структуру, заполненную в основном углекислым газом (который выделяется при химической реакции),  воздухом или другим газом. При этом сам твердый материал составляет примерно 2-7% в общем объеме пенополиуретана (в зависимости от требуемой  плотности), а все остальное –  газ. Изолированные друг от друга ячейки диаметром 1,0-2,0 мм, заполненные  газом, служат идеальной теплоизоляцией, придавая пенополиуретану  исключительные свойства, что делает его теплоизоляционным материалом № 1 в мире.

История открытия пенополиуретана

Первый органический изоцианат был синтезирован Вюрцем в 1849 году реакцией органических сульфатов с солями циановой кислоты: R₂SO₄ + 2KNCO → 2RNCO + K₂SO₄. В начале 30-х годов Карозерс (США) провел исследования по синтезу полиамидов. На основании этих исследований в концерне “I.G.Farbenindustrie” (Германия) начались работы по созданию полимерных материалов, подобных полиамидам. В результате были изобретены новые полимеры – полиуретаны.

В 1937 году Байер с сотрудниками синтезировали полиуретановые эластомеры взаимодействием диизоцианатов с различными гидроксилсодержащими соединениями (полиолами). Затем на основе этих композиций они получили жесткие и эластичные пенополиуретаны. Работы того периода преследовали цель заменить полиуретанами такие стратегические материалы, как натуральный каучук, сталь, пробку. С того времени эта область химии полимеров развивалась бурными темпами. В разработку химии ПУ внесли вклад практически все промышленно развитые страны.

В нашей стране интенсивные исследования в этом направлении начаты в 60-х годах группой ученых из Института химии высокомолекулярных соединений АН УССР под руководством академика Ю.С. Липатова. Велись работы также в Институте высокомолекулярных соединений РАН, Институте химической физики РАН, московском и казанском химико-технологических институтах и других вузах и научно-исследовательских институтах. В результате проведенных исследований были созданы тысячи полиуретановых композиций и многочисленные технически ценные материалы на их основе. Полиуретаны являются универсальным материалом:  на основе ПУ изготавливают эластичные, полужесткие и жесткие материалы. ПУ перерабатывают практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием, литьем, заливкой. На их основе получают все известные типы материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные, в виде плит, листов, блоков, профилей, волокон, пленок. Наконец, изделия и конструкции на основе ПУ используют во всех без исключения отраслях промышленности.

Компоненты и составляющие пенополиуретана

Системы состоят из двух компонентов: изоцианат (Б) и полиол (А). 

Изоцианат (компонент Б) – в США это компонент А (бочки красного и черного цвета по Европейской классификации, бочки синего цвета – по Американской) - полиизоцианат, полимерный, «сырой МДИ» различных фирм и марок.

Полиизоцианат - продукт фосгенирования полиаминов, которые  образуются при конденсации  анилина с формальдегидом в присутствии кислотного катализатора. Он содержит 4,4-дифенил-метан-диизоцианат (4,4-МДИ) и его изомеры, а также олигомеры с более высокой функциональностью. Продукт содержит примеси небольших количеств соляной, других хлорсодержащих кислот и железа. Полиизоцианат  получил название «сырой МДИ», т.к. содержит  неперегоняющиеся  продукты.

Полиизоцианат на территории России в настоящее время не производится, он закупается за рубежом и имеет свое название у каждой из фирм-производителей. Наиболее распространенные марки полиизоцианата приведены в таблице. 

Марки полиизоционата

Марка Фирма-производитель Страна
Desmodyr 44V20L Bayer Германия

Suprasec 5005

Suprasec 5025

Huntsman Нидерланды
Voracor CS 510 Dow Europe SA Швейцария
Wannate PM 2025

Ningbo Wanhua

Polyurethanes

Китай
Ongronat 2100 BorsodChem Zrt Венгрия
Cosmonate M-200 Kumho Mitsui Chemicals Корея
Milionate MR 200 Mitsui Chemicals Япония
Lupranat M 20 S Elastogran Германия

 

Полиол (компонент А) - в США это компонент Б (бочки синего цвета по Европейской классификации, бочки красного цвета – по Американской)  представляет собой смесь полифункциональных гидроксилсодержащих продуктов (полиолов), вспенивающих  агентов физического или химического действия, катализаторов, пенорегуляторов и специальных пламегасящих добавок (антипиренов). 

Рассмотрим роль каждой из  этих составляющих.

Полиолы (полиэфиры). Полиэфиры являются источниками гидроксильных (-ОН) групп, которые реагируя с изоцианатом, образуют полиуретановую структуру. Выбор  структуры исходного полиола или смеси полиолов определяет конечные свойства пенополиуретана. 

Полиэфиры делятся на простые и сложные.

Простые  полиэфиры для жестких ППУ обычно основываются на аддуктах  окиси пропилена с такими полифункциональными спиртами  или аминами, как глицерин, пентаэритрит, триметилолпропан, сорбитол, альфа-метилглюкозид, сахароза или этилендиамин  и многими другими. Простые полиэфиры, в настоящее время, постоянно использую тся в рецептурах жестких ППУ из-за их более  низкой стоимости.  

Сложные полиэфиры, получаемые из полифункциональных спиртов и  ди- или полифункциональных кислот и ангидридов, в большинстве случаев используются для получения жестких ППУ, обеспечивая им повышенную прочность и  большую закрытость пор.

Вспенивающие  агенты.

Вспенивающие агенты определяют  плотность и теплопроводность готового ППУ. Имеется два метода применения вспенивающих агентов в  рецептурах для получения жестких ППУ.

В первом методе вспенивающим агентом является  газообразный диоксид углерода (СО2), образующийся при  реакции  воды с изоцианатом - химическое вспенивание.            

Во втором методе вспенивающим агентом являются СО2 и летучая жидкость (физический вспениватель) - жидкость с низкой температурой кипения, которая испаряется  в результате выделения теплоты при реакциях  изоцианата с полиолом и водой.

В первом методе вода и полиол  вместе с катализатором  реагируют с изоцианатом  приблизительно  в  стехиометрическом соотношении, давая пены с различными плотностями в зависимости от содержания воды. Такие  системы могут быть отлиты и сформованы с образованием  ППУ с большим числом закрытых ячеек, низким водопоглощением, хорошей термостойкостью и  эксплуатационностью. Преимуществом  вспениваемых водой  ППУ является  образование  мочевинных звеньев и увеличение  в полимере числа ароматических фрагментов, а  также более низкая  температура кипения газа внутри ячеек  пены по сравнению с ППУ, вспененными  летучими жидкостями. Эти  преимущества становятся  наиболее важными  для ППУ очень низкой  плотности,  особенно для ППУ, предназначенных  для эксплуатации  при  очень низких температурах.

По второму методу изоцианат реагирует с полиолом и водой  в присутствии  летучей  жидкости. Экзотермические  реакции между  полиолом  и  изоцианатом , водой и изоцианатом приводят  к выделению теплоты и испарению  растворителя. Варьируя  количество вспенивателя, можно  получить  пены  с различными плотностями. Основное преимущество  этого  метода  заключаются  в  низком коэффициенте теплопроводности пен и в их  лучших  теплоизолирующих  свойствах.

При  использовании  такого  вспенивателя  имеются  и  другие  преимущества: испаряющийся  газ  охлаждает  пену  и  улучшает  технологические  характеристики переработки  и  свойства ППУ, замедляет скорость  гелеобразования  расширяющейся  пены, давая  более  крупные поры и проявляя меньшую тенденцию к скорчингу (подгоранию) и появлению  дефектов в структуре пены

Самыми распространенными легкокипящими  вспенивателями до недавнего времени были хлорфторуглеводороды (например фреон 141b). Но в связи  с  принятыми Международными  соглашениями  по  охране  озонового  слоя  Земли , использование  вспенивателей  подобного  рода  было ограничено квотой на ввоз. Поэтому в настоящее время для вспенивания пенополиуретанов предлагаются  озонобезопасные  легкокипящие фторуглеводороды, которые обладают низкой теплопроводностью. Единственным недостатком при использовании является их высокая стоимость.

В последнее время, большое распространение как вспениватели, получили озонобезопасные углеводороды: пентан, циклопентан, циклогексан и др. Их недостаток в том, что они огнеопасны и, следовательно, требуют специального взрывобезопасного оборудования и специального приема и хранения.

На нашем предприятии разработаны системы с использованием всех видов вспенивающих агентов.

Катализаторы.

Катализаторы ускоряют реакции между изоцианатом и полиэфиром и изоцианатом и водой, т.е. определяют скорости реакций (технологические параметры вспенивания). В зависимости  от  желаемых для производства скорости  вспенивания  или растекаемости,  концентрации  катализаторов  обычно  варьируются. Катализаторы также важны для полного завершения реакций (отверждение пены).

Используемые нами катализаторы - это  в  основном  третичные  амины и  замещенные  этаноламины.

Пенорегуляторы.

Пенорегуляторы это поверхностно-активные вещества (ПАВ). Вспенивающие агенты поднимают полимерную пену, но поддерживать ее в оптимальном состоянии и обеспечить в ней наличие ячеек определенного размера и закрытости способны только поверхностно-активные вещества. Они являются эмульгаторами (обеспечивают стабильность смеси составляющих компонента А ),  пеностабилизаторами (стабилизируют образовавшиеся ячейки) и пенорегуляторами (регулируют размер ячеек).

В этом качестве используются различные типы веществ, но  в большинстве случаев - алкилсиланполиоксиалкиленовые  сополимеры (силиконы). Они позволяют получать исключительно мелкие ячейки с высокой степенью закрытости. Другие ПАВ или менее эффективны или  обеспечивают лишь низкую степень закрытости ячеек.

Антипирены.

Антипирены (пламегасящие добавки) – вещества, замедляющие горение ППУ. Они могут быть нереакционноспособными (не вступающими в реакцию) органическими соединениями, содержащими фосфор и/или галогены, или обычными  неорганическими  фосфатами или оксидами. Типичными  представителями нереакционных органических антипиренов являются трис(хлорэтил) -трис(хлорпропил)-или трис(дибромпропил)фосфаты.

Вторая группа пламегасящих добавок - это вещества с функциональными группами (фосфорсодержащие, хлорсодержащие и бромсодержащие  полиолы), которые в результате взаимодействия с изоцианатом входят в полимерную цепь. 

Химия ППУ

Жесткие пенополиуретаны, полученные в результате реакций полиприсоеди-нения и поликонденсации необходимо рассматривать как блоксополимеры, содержащие помимо уретановой связи и другие функциональные группы, которые взаимодействуют друг с другом.Упрощенно, пенополиуретаны  образуются в результате двух основных реакций:

1. Реакции изоцианата с гидроксисоединениями (полиолами, содержащими ОН- группу), ведущей к образованию полимера:             

                                                           O

                                                         //

R-N=C=O + R1-CH2-OH = R-NH-C-O-CH2-R1 + Δ

изоцианат       полиол                уретан

Тепловой эффект реакции (D) равен примерно 24 ккал/моль уретана.

2. Реакции изоцианата с водой с образованием углекислого газа (СО2), помогающего вспенить полимер и придать ему пористую структуру:

                                               O

                                            //

2R-N=C=O + H2O = R-NH-C-NH-R + CO2 + Δ

изоцианат      вода       мочевина       углекислый газ

Тепловой эффект (D) этой реакции равен примерно 47 ккал/моль воды.

Таким образом, химия пенополиуретанов основывается на реакциях изоцианата (компонент Б) с соединениями, содержащими активные атомы водорода (компонент А).

Изоцианаты - соединения, имеющие одну или несколько высокореакционных изоцианатных групп (-N=C=О).

Физика ППУ

Образование пены является сложным физическим процессом.

В жидкой реакционной массе, которая вспенивается за счет физических или химических вспенивателей, образуется газ. Когда жидкость пересыщается газом, начинают формироваться пузырьки, центрами которых является газовая фаза, растворенная в жидкости. Дополнительный газ диффундирует в растущие пузырьки, которые стабилизируются поверхностно-активными веществами (пенорегуляторами). Согласно теории, равновесное давление в пузырьке обратно пропорционально его радиусу. Поэтому, маленькие пузырьки соединяются с большими, образуя меньшее число больших ячеек. По мере расширения ячеек между каждой их парой образуется пленка, а капиллярное течение заставляет жидкость затекать в треугольные тяжи или плоские стенки, формирующиеся из трех ячеек. Четыре тяжа соединяются, образуя каркас структуры пены. Геометрия пены включает множество структур и не может быть смоделирована.

В общих чертах пенополиуретан - это тетраэдрическая сетка тяжей, связанных с помощью пленок, отделяющих отдельные ячейки. Тяжи придают пене механическую прочность; пленки отделяют ячейки, содержащие пары пенообразователя, и препятствуют прохождению паров через пену.

Пенополиуретан образуется из жидкости, которая в процессе вспенивания становится все более вязкой и в конечном счете застывает. Для получения лучших результатов окончание пенообразования и застывание должны происходить примерно одновременно.

Общее число образующихся ячеек определяется содержанием растворенного в жидких компонентах газа и количеством газа, выделяющегося в результате химической реакции и испарения легкокипящей жидкости.

Рассмотрим приведенные основные физико-химические показатели компонентов.

Внешний вид позволяет визуально оценить компоненты.

Гидроксильное число показывает, какое количество гидроксильных (-ОН) групп вступают в реакцию с изоцианатными (-NCO) группами для образования полимерной структуры. При этом, на одну молекулу  –ОН расходуется одна молекула –NCO. 

Гидроксильное число определяется аналитически и выражается в количестве мг КОН,  эквивалентных  ОН-группам, находящимся в одном грамме компонента (мг КОН/г).

Гидроксильное число может выражаться в %.  Перевод ОН-числа  в % осуществляется по формуле: %ОН= ОН-число(мг КОН/г)

Массовая доля воды показывает, какое количество  воды вступает в реакцию с изоцианатными группами и какое количество углекислого газа (вспенивателя) при этом выделяется. При этом на одну молекулу Н2О расходуется две молекулы –NCO и выделяется одна молекула углекислого газа (СО2). Реакция приведена выше.

Массовая доля воды определяется аналитически по методу Фишера и выражается в процентах(%).

Динамическая вязкость компонентов - свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Динамическая вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуры. Поэтому обязательно указывается при какой температуре проводилось определение данного показателя.

Динамическая вязкость определяется на специальных приборах – вискозиметрах и выражается в миллипаскаль – секундах (мПа· c) или cантипуазах (сПз). Динамическая вязкость компонентов показывает  подвижность компонентов и их смесей.

Плотность жидких компонентов – величина равная отношению массы к его объему. Плотность зависит от температуры, поэтому её измерения  проводят при определенной температуре, которую обязательно указывают. Плотность жидкостей измеряется на ареометрах, гидростатических весах, пикнометрах и выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см3).

Испытание по технологической пробе показывает технологические параметры вспенивания* (время старта и гелеобразования) т.е. активность системы при вспенивании в лабораторных условиях при температуре (19-21)ºС и кажущуюся плотность ППУ при свободном вспенивании**.

Необходимо учитывать, что при вспенивании с машины (при такой же температуре компонентов и помещения) система будет активнее, а плотность ППУ меньше.

*Время старта – время от начала перемешивания смеси компонентов А и Б до начала вспенивания (четкого видимого увеличения объема смеси компонентов).

*Время гелеобразования–время от начала перемешивания смеси компонентов А и Б до момента полимеризации, когда из поднимающейся реакционной смеси при прикосновении стеклянной палочкой можно получить тонкие тянущиеся нити полимера.

Для определения времени гелеобразования стеклянную палочку погружают во вспенивающуюся массу на глубину 5 –7 мм через каждые 2 секунды.

** Кажущаяся плотность ППУ при свободном вспенивании.

Для пористых материалов существуют два вида плотности:

• истинная плотность – плотность материала без учета пустот;

• кажущаяся плотность - отношение массы материала ко всему занимаемому им объему.

Кажущаяся плотность ППУ – масса единицы объема материала, включая и объем закрытых пор. Определение кажущейся плотности проводят через 20 мин после вспенивания на образцах, вырезанных из пенополиуретана, полученного при проведении технологической пробы;

• для испытания вырезают три образца размерами (50,0 ± 0,5)×(50,0 ± 0,5)×(50,0 ± 0,5) мм    из средней по высоте части пенополиуретана , при этом наличие технологической пленки не допускается. Допускается использование образцов цилиндрической формы.

• образцы взвешивают и измеряют.

Кажущуюся плотность ППУ рассчитывают по формуле:

ρ  = М *1000, где

V

М – масса образца, г;

V – объем  образца, см3;

ρ  – кажущаяся плотность ППУ, кг/м3.

При проведении технологической пробы оценивают структуру отвержденного ППУ путем визуального осмотра вертикального среза образца пенополиуретана не ранее, чем через 20 мин после вспенивания. Структура жесткого  ППУ – мелкоячеистая, неоднородная.

Массовая доля изоцианатных групп показывает, какое количество изоцианатных (-NCO) групп, вступает в реакцию с гидроксильными группами и   водой. Реакции приведены выше.

Массовая доля изоцианатных групп определяется аналитически и выражается в %.

Гидролизуемый хлор показывает массовую долю хлор - ионов, присутствующих в продукте и образующихся при гидролизе изоцианатов, и оказывающих каталитическое действие на процесс образования ППУ.  Гидролизуемый хлор определяется аналитически  и выражается в пропромиллях (ррm).

1 ррm равняется 0,0001%.

Показатели (гидроксильное число, массовая доля воды и массовая доля изоцианатных групп) необходимы для расчета соотношения компонентов А и Б при получении ППУ.

Теоретическое количество изоцианата (компонента Б), необходимого для реакций с гидроксильными группами и водой, содержащихся в компоненте А, рассчитывается через стехиометрические эквиваленты.

Количество изоцианата, используемое в рецептуре, деленное на теоретическое эквивалентное количество, известно под названием изоцианатного индекса:

Изоцианатный индекс = Действит. использ. кол-во изоцианата *100% Требуемое теорет. кол-во изоцианата

При  использовании  большего  или  меньшего значения  изоцианатного индекса свойства  ППУ  могут  варьироваться . Для жестких ППУ предпочтительные  величины  этого показателя от 105%  до 110%, что учитывается нашими специалистами при разработке рецептур. Небольшой  избыток  изоцианата также используют для  снижения  тенденции ППУ к усадке.

Виды ППУ

Пенополиуретаны условно разделяются на следующие группы: 

1) по твердости или значению модуля упругости – на жесткие, полужесткие и эластичные (обычно к эластичным относятся пенопласты, имеющие напряжение сжатия при 50%-ной деформации менее 10 кПа, а к жестким – более 150 кПа; полужесткие занимают промежуточное положение); 

2) по способу получения – на блочные и формованные;

3) по степени замкнутости ячеек – на открыто- и закрытоячеистые. Важными свойствами пенополиуретанов являются невысокая кажущаяся плотность (до 16–18 кг/м3 ), отличные теплоизоляционные свойства, высокая прочность при растяжении и раздире, стойкость к окислительному старению.

1. Эластичный (мягкий)  пенополиуретан с открытоячеистой структурой (поролон) – ¬ характеризуется наличием открытой пористой структуры, которая заполнена углекислым газом или воздухом. Количество открытых ячеек в данном виде ППУ достигает до 90% от общего объема. Открытоячеистый пенополиуретан имеет низкий коэффициент теплопроводности, является паропрозрачным материалом и служит  хорошим звукоизолятором. Плотность пенополиуретана с открытыми ячейками ¬составляет 8÷20 кг/куб.м. Основное направление использования эластичных пенополиуретанов ¬ это мебельная и автомобильная промышленность. Эластичные пенополиуретаны широко применяются в качестве амортизирующего материала для поддержки тела, например, при производстве матрасов, топперов, подушек, диванных подушек любых типов для кроватей и кресел, а также в других целях, например, при производстве напольных ковриков и т.д. Помимо обеспечения функциональной поддержки для человеческого тела амортизирующий материал также должен обеспечивать хорошее распределение давления, достаточный уровень физиологического комфорта, а также адекватную вентиляцию. 

2. Вязкоэластичный пенополиуретан (с памятью)  с открытоячеистой структурой– обладает уникальными свойствами. Способен принимать форму воздействующего на него предмета, например, тела человека, и в случае снятия нагрузки, через какое-то время, медленно восстанавливать свою первоначальную форму без остаточной деформации. Применяется в мебельной промышленности. Вязкоэластичные (VE) пенополиуретаны получили широкое распространение в качестве амортизирующего материала для поддержки человеческого тела. В отличие от обычных и высокоупругих пенополиуретанов, их показатели эластичности заметно ниже 40%, и как правило, даже ниже 15%. Вязкоупругие пенополиуретаны - довольно мягкие, но в то же время обеспечивающие необходимую поддержку, вспененные материалы, обладающие очень медленной скоростью восстановления исходной формы, после прекращения воздействия нагрузки,  высокой плотностью и термочувствительностью. Эти свойства позволяют телу погрузиться глубже в пену, при этом сохраняются приятные ощущения, возникающие при контакте с высококачественным эластичным пенополиуретаном. Это означает, что благодаря своей уникальной структуре пенополиуретан прекрасно адаптируется к контурам и весу человеческого  тела, позволяя более равномерно поглощать и распределять давление, что является особенно полезным для профилактики и лечения пролежней. Недостаток вязкоэластичного пенополиуретана – потеря эластичности при низкой температуре.

3. Эластичный пенополиуретан с закрытоячеистой структурой – специальный, дорогостоящий пенополиуретан, который применяется в авиа- и аэрокосмической технике

4. Твердо-мягкий пенополиуретан с закрытоячеистой структурой – применяется а автомобилестроении. Используется для изготовления термошумоизоляции кабины автомобиля. 

5. Жесткий пенополиуретан с закрытоячеистой структурой – характеризуется наличием закрытоячеистой структуры. Закрытоячеистый ППУ представляет собой жесткую и прочную полимерную губку с миллионами закрытых, изолированных друг от друга ячеек¬пузырьков, наполненных газом, образовавшихся в результате взаимодействия компонентов ППУ (полиола и изоционата). Это взаимодействие привело к тому, что  жидкая композиция вспенилась,  расширилась  в объеме до 30 раз по сравнению с первоначальным объемом жидкости и  полимеризовалась.  Около 92-98 % всего объема ППУ составляют закрытые ячейки, заполненные газом и только 2-8 % составляет твердый материал. Этот  газ имеет более низкую теплопроводность, чем воздух. И именно то, что более 92% материала составляет  газ (и всего менее 8% ¬ твердое вещество), делает пенополиуретан лидером среди всех ныне существующих теплоизоляционных материалов. Закрытоячеистый пенополиуретан обладает высоким коэффициентом теплопроводности (0,019-0,03 Вт/м°С, в зависимости от плотности пенополиуретана),  является влаго¬, паронепроницаемым материалом. Плотность пенополиуретана с закрытыми ячейками ¬ 17÷750 кг/куб.м. Закрытоячеистый ППУ – жесткий, прочный и в то же время легкий материал с твердой структурой, низкой теплопроводностью и малой паропроницаемостью. Благодаря своей закрытоячеистой структуре, этот тип ППУ надежно препятствует прохождению воздуха, воды, влаги и паров. Коэффициент паропроницаемости 0,04¬0,05 мг/(м*ч*Па). Пожалуй, единственным недостатком данного типа ППУ является его относительная дороговизна по отношению к другим теплоизоляционным материалам, в том числе и открытоячеистому ППУ. Поскольку он имеет более плотную структуру, то соответственно повышается расход материала, что непременно приводит к увеличению стоимости выполнения теплоизоляционных работ. Однако, теплоизоляция из жесткого ППУ окупается за счет снижения затрат на отопление зимой и электрическую энергию на кондиционирование воздуха летом. Обычно выбор закрытоячеистого ППУ обусловлен требованиями к жесткости и прочности теплоизоляционного покрытия и необходимостью пароизоляционных и гидроизоляционных свойств утеплителя. Жесткий пенополиуретан применяют в строительстве, при изготовлении холодильной и морозильной техники, судостроении. Пенополиуретан широко применяется для тепло¬ и гидроизоляции всевозможных емкостей, металлических, арочных и иных конструкций, а также труб, стен и крыш.

6. Пенополиуретан с открытоячеистой структурой - Это материал, состоящий из открытых и взаимосвязанных друг с другом ячеек, обладающий ярко выраженными эластичными свойствами. Имеет губчатую структуру. Быстро вспенивается и увеличивается в объёме. Обладает отличными свойствами звукопоглощения. Однако, недостаточно прочен, потому не рекомендован к использованию для наружного утепления в случаях возможного прямого контакта с водой и паром.

В сфере строительства и утепления интерес представляют открытоячеистые жесткие ППУ сверхмалых плотностей 8-10 кг/м3.

Напыление и заливка таких систем целесообразна в защищенных от влаги конструкциях или в местах, в которых в силу специфики эксплуатации невозможны конденсация и намокание ППУ. Широко применяется для звукоизоляции и фильтров.

Сравнительная характеристика открытоячеистого и закрытоячеистого ППУ

ПАРАМЕТРЫ Закрытоячеистый ППУ Открытоячеистый ППУ
Коэффициент теплопроводности  0,019÷0,030  0,03÷0,04
Количество закрытых ячеек Более 92%  Менее 50%
Расширение (подъем пены) по сравнению с первоначальным объемом 30:1  100:1
Плотность 25÷300 кг/м3  8÷20 кг/м3
Паропроницаемость 0,02÷0,05  0,06÷0,08
Влагопоглощение 1÷3% 15÷100%
Гидроизоляционные свойства да нет
Звукопоглощения хорошее высокое

 

Преимущества ППУ с закрытоячеистой структурой перед пеной с открытой ячейкой это прочность, лучшие теплозащитные свойства, большая устойчивость к утечкам воздуха и водяного пара. Применение того или иного вида пенополиуретана зависит от конкретных технических условий и факторов, как-то: тип объекта, материал поверхности, наличие агрессивных сред, атмосферное воздействие и назначение выполняемой изоляции.

Например, открытоячеистый ППУ не подойдет для утепления подвала или фундамента, тех мест где утеплитель будет находиться непосредственном контакте с влагой и существует угроза намокания. Закрытоячеистый ППУ идеален для утепления любых пространств, в том числе там, где необходимо добиться максимальной теплоизоляции, но нет возможности применять материал достаточной толщины.