ПЕНОПОЛИУРЕТАН

Материалы и технологии

Пенополиуретан —
напыляемая
теплоизоляция

Бесшовный утеплитель, который одновременно герметизирует конструкцию и гасит шум. История, типы, структура ячеек, плотности, характеристики, оборудование и области применения.

1937Год изобретения материала
0,023Вт/(м·К) — теплопроводность от
8—60Кг/м³ рабочий диапазон плотности
5—12Секунд, время старта реакции
Утепление фундамента напыляемым пенополиуретаном ППУ
Утеплитель, а не гидроизоляция

Бесшовный слой от 30 мм, который одновременно утепляет, герметизирует и гасит шум.

01 / Определение

Что такое
пенополиуретан

Напыляемый пенополиуретан (ППУ) — жёсткий ячеистый пластик, который образуется прямо на поверхности при смешении двух жидких компонентов. В отличие от рулонных и плитных утеплителей он наносится без швов, стыков и крепежа, повторяя геометрию конструкции.

Одним слоем решаются сразу три задачи: теплоизоляция, герметизация примыканий и снижение воздушного шума. Материал заполняет полости и примыкания, где плитный утеплитель оставляет мостики холода.

ППУ относят к наиболее экологичным утеплителям: после завершения полимеризации он инертен и не выделяет летучих веществ.

Важное различие

ППУ удерживает тепло. Воду и механическую нагрузку держит полимочевина.

Материалы наносят схожим оборудованием, поэтому их часто путают. Закрытоячеистый ППУ действительно почти не впитывает воду, но гидроизоляцией не является: его защищают сверху отдельным покрытием. Типовое решение — ППУ как теплоизоляционный слой и полимочевина поверх него как защитный.

02 / История

Сколько лет
пенополиуретану

Материалу почти девяносто лет, в строительной изоляции он применяется с конца 1970-х.

Полиуретан запатентовал Отто Георг Вильгельм Байер в 1937 году. В 1940-х жёсткие пены использовали в авиастроении, где ценили сочетание малого веса и жёсткости. Как строительную теплоизоляцию ППУ начали применять с 1979 года, и к началу 2000-х он стал массовым решением в Северной Америке и Западной Европе.

В России технология появилась заметно позже. Сдерживают её распространение два обстоятельства: слабая нормативная база, из-за которой подрядчик вынужден работать по техническим условиям производителя, а не по единому стандарту, и консерватизм заказчиков, привыкших к плитным утеплителям и рулонным материалам.

03 / Классификация

Типы
пенополиуретана

Материал различают по структуре пор, физическим свойствам и методу нанесения.

01По структуре пор

ПоказательОткрытая ячейкаЗакрытая ячейка
Плотность8—12 кг/м³выше 12 кг/м³, рабочие составы 30—60
Доля закрытых пороколо 60 %около 90 %
СтруктураМягкая, податливая на ощупьЖёсткая, плотная
Основная задачаЗвукоизоляция, межэтажные перекрытияТеплоизоляция кровель, стен, фундаментов
ПаропроницаемостьВысокая, конструкция «дышит»Низкая
Применение снаружиНе применяетсяОсновной вариант
Частая ошибка

Открытоячеистый ППУ плотностью 8—12 кг/м³ паропроницаем и не является гидроизоляцией. Его применяют только внутри помещений. Попытка утеплить им кровлю снаружи заканчивается намоканием слоя и потерей теплотехнических свойств.

02По физическим свойствам

Жёсткий ППУ не имеет структурной памяти: после сжатия форма не восстанавливается. Это и есть строительный утеплитель.

Эластичный ППУ — поролон. Восстанавливает форму после нагрузки, в строительной изоляции не применяется, идёт в мебельное производство и автопром.

03По методу нанесения

ТипВремя стартаГде применяется
Напыляемый5—12 секундКровли, стены, фундаменты, перекрытия — нанесение на открытую поверхность
ЗаливнойНесколько минутИзоляция труб, SIP-панели, заполнение полостей, инъектирование

Разница во времени старта принципиальна: напыляемый состав должен схватиться на вертикали до того, как стечёт, а заливной — успеть заполнить полость до начала вспенивания.

04 / Технология

Напыляемый
пенополиуретан

Как из двух жидкостей получается жёсткая пена.

Компоненты пенополиуретана BASF Эластокам Elastospray: рост пены из двух жидкостей
От двух жидких компонентов до готовой пены

Система состоит из двух компонентов. Компонент «А» — полиол, смесь полиэфиров с катализаторами, вспенивателем и антипиренами. Компонент «B» — изоцианат, чаще всего полимерный МДИ. Соотношение при смешении — 1:1 по объёму.

Компоненты подаются по отдельным линиям и смешиваются в камере пистолета непосредственно перед выходом на поверхность. От качества перемешивания зависит всё: при неполном смешении часть компонента остаётся непрореагировавшей, пена получается неоднородной, плотность плавает по площади.

1:1Соотношение по объёму
+45…+55°C, подогрев компонентов
5—12Секунд, время старта

Компоненты подогревают, чтобы снизить вязкость: холодная химия хуже дозируется и хуже распыляется. Температуру задают по технологической карте производителя системы, обычно это диапазон от +45 до +55 °C, с подогревом шланга по всей длине.

Толщина одного прохода составляет 10—20 мм. Общую толщину определяют теплотехническим расчётом по действующим сводам правил, а не «на глаз».

05 / Характеристики

Основные
характеристики

Свойства готовой пены задаёт химия компонентов, а не оборудование.

Единственное, на что установка влияет напрямую, — качество смешения. На оборудовании низкого давления при неточном дозировании плотность готового слоя может отличаться от заявленной производителем системы.

01Теплопроводность

Типичные значения для напыляемого ППУ — 0,023—0,030 Вт/(м·К). Это один из самых низких показателей среди строительных утеплителей.

Тепло через конструкцию передаётся тремя путями: теплопроводностью через твёрдый каркас материала, излучением и конвекцией внутри пор. Закрытая ячейка ограничивает конвекцию: газ заперт в изолированных полостях и не перемешивается, поэтому мелкопористая структура работает лучше крупнопористой при той же плотности.

МатериалТеплопроводность, Вт/(м·К)
Вакуум0
Воздух в покое0,024
Пенополиуретан напыляемый0,023—0,030
Экструдированный пенополистирол0,028—0,034
Пенополистирол0,035—0,042
Стекловата0,038—0,045
Каменная вата0,040—0,048
Древесина поперёк волокон0,14—0,18
Пенобетон0,14—0,30
Кирпич керамический0,45—0,80
Бетон тяжёлый1,5—2,0

Значения справочные и зависят от влажности, плотности и температуры эксплуатации. Для расчёта берут данные конкретной системы из технической документации производителя.

02Плотность

Плотность — главный параметр, по которому подбирают систему. От неё зависят четыре вещи сразу:

  • Тип ячейки: до 12 кг/м³ формируется открытая структура, выше — закрытая
  • Жёсткость и прочность на сжатие
  • Теплопроводность: у слишком лёгких и слишком тяжёлых составов она выше оптимума
  • Расход компонентов, а значит и стоимость квадратного метра

03Вспениватель

Вспениватель определяет, каким газом заполнены поры. В современных системах применяют воду, которая при реакции с изоцианатом даёт углекислый газ, а также фреоны R365 и R141. От выбора вспенивателя зависят теплопроводность готовой пены и её поведение со временем.

06 / Плотности

Плотности
и применение

Какую систему брать под конкретную задачу.

ПлотностьСтруктураОбласть применения
4—5 кг/м³Эластичная пенаПоролон: мебель, автопром. Строительной изоляцией не является
8—10 кг/м³Открытая ячейкаЗвукоизоляция, межэтажные перекрытия, внутренние работы
16—20 кг/м³Открытая ячейкаЗвукоизоляция и герметизация, пониженная плотность
28—30 кг/м³Пограничная структураЗаливка полостей, внутренние конструкции
40—45 кг/м³Закрытая ячейкаФасады, наружные стены
58—60 кг/м³Закрытая ячейкаКровли, «труба в трубе», изоляция под стяжкой
выше 80 кг/м³Жёсткая закрытаяЗадачи, где требуется конструкционная жёсткость

Подбор ведут от задачи и расчёта, а не от цены за килограмм. Состав плотностью 30 кг/м³ дешевле в закупке, чем 60 кг/м³, но на кровле под нагрузкой он работать не будет.

07 / Алгоритм

Как подобрать
систему под задачу

Пять вопросов, после которых плотность и тип ячейки определяются однозначно.

01Где наносимВнутри помещения или снаружи, на открытую конструкцию.
02Какая задачаУдержать тепло, погасить шум или и то и другое сразу.
03Будет ли нагрузкаПо слою ходят, ставят оборудование, идёт стяжка сверху.
04Влага и водаКонтакт с грунтом, осадками, повышенная влажность в помещении.
05ГорючестьТребования проекта к группе горючести и классу пожарной опасности.
СитуацияПлотность и ячейкаЧто ещё нужно
Межэтажное перекрытие, перегородка, звукоизоляция внутри8—12 кг/м³, открытая ячейкаПароизоляция со стороны помещения, финишная зашивка
Мансарда, скат изнутри, утепление без нагрузки28—35 кг/м³, закрытая ячейкаТолщина по теплотехническому расчёту
Фасад, наружные стены40—45 кг/м³, закрытая ячейкаЗащита от ультрафиолета: штукатурка, навесной фасад или покрытие
Эксплуатируемая кровля, слой под стяжкой, фундамент58—60 кг/м³, закрытая ячейкаПолимочевина поверх слоя как защита от воды и износа
Заливка полостей, «труба в трубе»28—30 кг/м³ и выше, заливной составКонтроль заполнения, расчёт давления распора
Конструкция несёт нагрузку сама по себевыше 80 кг/м³Расчёт прочности на сжатие, согласование с проектировщиком
Что проверить до закупки

Производитель заявляет плотность готовой пены, а не компонентов. Реальную плотность на объекте определяют вырезкой образца и взвешиванием: при неверных режимах оборудования слой выходит легче заявленного, и теплотехнический расчёт перестаёт соблюдаться. Перед большой партией имеет смысл заказать пробник системы и сделать тестовую выкраску.

08 / Техника

Оборудование
и компоненты

Чем наносят и у кого покупают химию.

Тип оборудованияНазначение
Установки высокого давленияОсновной инструмент подрядчика: точное дозирование, стабильная плотность, большие объёмы
Установки низкого давленияНачальный уровень, небольшие объекты. Требуют внимания к качеству смешения
Картриджные системыЛокальные участки, примыкания, ремонт без развёртывания установки
Портативные комплектыНебольшие объёмы, разовые работы
ПенопакетыГотовые комплекты химии под конкретный объём

Сравнение конкретных моделей по производительности, давлению и нагреву собрано в разделе сравнение установок высокого давления.

Компоненты выпускают российские и зарубежные производители, полный перечень систем с характеристиками — в разделе компоненты. Сравнивать поставщиков по цене напрямую затруднительно: стоимость сырья привязана к валютному курсу и меняется вслед за ним, поэтому ориентироваться стоит на характеристики системы и условия поставки.

09 / Безопасность

Экологичность

Полностью полимеризованный пенополиуретан химически инертен: он не выделяет летучих веществ и не имеет запаха. Вредные вещества выделяются только в процессе нанесения, пока идёт реакция, — именно поэтому работы ведут в СИЗОД с принудительной подачей воздуха, а в замкнутых объёмах организуют вентиляцию.

На что обратить внимание

Если через несколько суток после нанесения сохраняется устойчивый химический запах, полимеризация прошла не полностью. Причина, как правило, в нарушении соотношения компонентов или температурного режима. Такой слой подлежит обследованию, а при подтверждении дефекта — демонтажу.

11 / Обучение

Научиться
напылению

Технологию можно освоить на практических курсах: теория, работа на установке и выезд на реальный объект.

  • Напыление пенополиуретана
  • Напыление полимочевины
  • Инъекционная гидроизоляция
Программы и расписание на ПРОПТУ →