Утепление пенополиуретаном

Грамотно спланированная и качественно сделанная теплоизоляция значительно снижает теплопотери здания, что позволяет с минимальными затратами на энергоносители создать в доме наиболее эффективную систему отопления. Также использование теплоизоляции помогает и в летние знойные дни препятствовать жаре, а установки кондиционирования не будут работать с излишними нагрузками. Утепление всех основных элементов строения является залогом длительной эксплуатации, способствует снижению уровня деструктивных внешних воздействий на стройматериалы стен, перекрытий и фундаментов.

Однако, неправильно выполненная теплоизоляция способна причинить серьёзный вред зданию. Поэтому, выбор утеплительных материалов являются важным вопросом. Одним из наиболее современных перспективных материалов является пенополиуретан.

Для утепления строительных конструкций используют полиуретан.  Наиболее значимой особенностью всех пенополиуретанов является их высокая газонаполненность, которая достигает 90% от общего объёма застывшей массы. Пенополиуретан относится к пористым газонаполненным полимерам, на основе полиуретановых составляющих. На входе может получиться упругая эластичная структура, например, поролон или жёсткая, используемая в термоизоляционных мероприятиях. При утеплении строительных конструкций могут применяться готовые термоизоляционные пенополиуретановые детали- панели, блоки, полицилиндры (скорлупы для труб). Однако, наиболее востребованы составы, наносящиеся в жидком виде, но обладающие способностью самовспениваться и быстро полимеризоваться и застывать. Приготовление нужного состава происходит на месте проведения работ. При масштабных работах используются двухкомпонентные составы: состоящие из полиола и полизоционата.

Смешивание этих двух компонентов, с участием небольшого количества воды приводит к реакции синтеза полимера с активным выделением углекислого газа, создающего вспененную, пористую жёсткую структуру. Данные полиуретаны являются закрыто ячеистыми структурами– т.е., выдающееся большинство воздушных пузырьков полностью изолированы от соседних. Однако, при всех остальных равных условиях, теплопроводность углекислого газа на треть ниже, чем у воздуха (0,016 Вт/ м2 градусов Цельсия против 0,026 Вт/ м2 градусов Цельсия), что является одним из значимых плюсов для пенополиуретанов с закрытыми ячейками, в качестве эффективного утеплителя. В других профессиональных высококачественных системах в качестве вспенивателя используют фреоны. На бытовом уровне и для проведения ограниченных по площади и объёму операций, таких как, заполнения щелей, небольших проёмов, проведения ремонтных работ) применяют однокомпонентные пенополиуретановые составы- монтажные пены. Когда компоненты уже смешаны и требуемый состав находится в баллонах под высоким давлением. Для окончательной реакции вспенивания и отвердевания необходим контакт с кислородом воздуха и водой – нужно увлажнить поверхность и содержащийся в воздухе водяной пар. В результате получается пористая вспененная структура с открытыми ячейками. Газ, который участвует в принудительном пенообразовании – фреон, постепенно улетучивается и заменяется обычным воздухом и конкурировать по степени теплопроводности с закрыто- ячеистыми полиуретанами не может он. И минусом является его прочностные характеристики и устойчивость к внешним воздействиям.  Единственными критериями применения монтажной пены являются шумопоглощение и звукоизоляция.

А теперь рассмотрим более подробно двухкомпонентный пенополиуретан с закрыто ячеистой структурой.  Создание утепляющих конструкций или придание элементам здания теплоизоляционных свойств может проводиться при помощи двух совершенно разных технологий:

1. Напыления. Для этого используется специальная технологическая установка. Компоновка комплексов различная, при этом компоненты А и Б забираются из штатных ёмкостей или встроенных резервуаров, которые необходимо предварительно наполнить. Затем, под действием создаваемого компрессором давления, компоненты, транзитом через станцию поступают на пистолет – распылитель. При этом, смешение компонентов происходит в смесительной камере пистолета, после, под высоким давлением через сопло жидкая смесь попадает на утепляемую поверхность. Основная реакция синтеза полимера с теплом и большим количеством углекислого газа- вспенивание происходит на обработанной поверхности. Состав образующегося пенополиуретана и нанесение его под высоким давлением приводит к высокой адгезии утеплителя.

Управляющие органы технологической установки позволяют точно регулировать  процентное соотношение компонентов в смеси. Также регулировке поддаются давление на выходе, максимальный расход металла на сопле пистолета. Самостоятельно провести напыление- задача трудновыполнимая, поэтому необходимо учитывать массу тонкостей, которые знают только высококвалифицированные специалисты. Например, в Европе оператор установки по направлению ППУ относится к категории высококвалифицированных работников, обучение этой специальности занимает не один год, а в работе не реже одного раза в 6 месяцев проводится обязательная контрольная аттестация. Тем самым, выбирая подрядчика на утепление лучше отдать своё предпочтение проверенной фирме, гарантирующей качество.

2. Заливка смеси в специально оставленные полости. Например, каркасные дома по технологии «сэндвич». При этом компоненты подаются под давлением, существенно ниже, чем при напылении на стену. Смешивание происходит в специальной камере пистолета, откуда смесь поступает на выход в трубу подачи. Для наиболее качественного исполнения работ существуют специальные заливные установки и предусматривают применение специальных компонентных составов и отложенного старта пенообразования. Для заполнения полости в строительных конструкциях заранее оставляют и проделывают технологические отверстия. В заполненную пеной конструкцию оставляют или проделывают специальные отверстия для ввода в полость трубы подачи и для осуществления визуального контроля за уровнем заполнения. В этом случае необходимо хорошо разбираться в характеристиках приготавливаемой смеси в объёмном расширении, времени полного объёма набора и начале отвердевания. Оператор также должен выдерживать баланс между неполным или неплотным заполнением полости и возможными разрывами или деформацией самой утепляемой конструкции. Полноценный визуальный контроль невозможен. В этих случаях используют тепловизор.

Для утепления внешних ограждений, конструкций используют пенополиуретан с закрытой ячеистой структурой. Для создания звукоизоляционных барьеров во внутренних стенах или перекрытиях можно использовать пенополиуретан с открытыми ячейками.

Преимущества пенополиуретана:

1. Низкий коэффициент теплопроводности. Пенополиуретан является надёжным термоизолятором- 0,20. 0,17 можно получить при использовании напыляемой системы с закрытыми ячейкам, в котором пенообразователем выступает фреон r141b, запрещённый в ряде стран. Плотность создаваемого пенополиуретаном покрытия не должна превышать 30 кг/ м2. За минимальный реальный показатель можно брать 0,03-0,04 Вт/квадратный метр градусов Цельсия.
2. Используется в широком диапазоне температур (от -150 градусов Цельсия до + 140 градусов Цельсия);
3. Совершенная технология обеспечивает наиболее сжатые сроки работы;
4. Теплоизоляционный слой при нанесении покрывает поверхность любой конфигурации;
5. При заливке всё пространство полости заполняется однородным материалом без стыков, что обеспечивает долговечность;
6. При отсутствии механических повреждений, срок службы пенополиуретана составляет 25 лет;
7. Материал биологически нейтрален, обладает устойчивостью к микроорганизмам, плесени, гниению;
8. Относится к группе трудносгораемых материалов, который не поддерживает самостоятельного горения. Однако необходимо внимательно смотреть на инструкции. Многие производители не используют антипиренные добавки, снижая, тем самым, класс горючести до Г4. Чаще встречается Г3, который загорается от открытого огня, при его устранении горение пенополиуретана прекращается, текучесть и плавление отсутствуют. У пены Г1 иГ2 имеют хуже теплопроводности, и они очень дорогие.
9. Адгезия. Отслаивание пены происходит сразу, если за основу берут полиэтилен, побелку, старую штукатурку, мокрую или грязную поверхность с маслянистыми пятнами. Составы с водным вспенивателем не подходит для оцинковки.

Среди недостатков пенополиуретана выделяют следующие:

1. Цена утепления почти в 2 раза выше, чем при использовании минеральной ваты;
2. Сложная технология напыления- дорогое оборудование и поиск высококвалифицированных специалистов;
3. Чаще всего не используются при самостоятельном утеплении.

Также при напылении пенополиуретаном обращают внимание на температуру вспенивания. В тёплое время года условия для вспенивания лучше, чем зимой. В зимнее время компоненты подогреваются в рабочих ёмкостях, используя обогреваемые шланги, при этом увеличивают дозу катализатора или используют устройство подогрева компонентов пенополиуретана и воздуха. Ещё одним способом для снижения потери на холоде и при атмосферных осадках- изолировать пространство над объёмом при помощи возводимых сборно – разборных обогреваемых шатров (тентов). При этом обеспечивается качественное выполнение работ круглогодично и в любой географической точке. Шатёр поставляется на объект в разобранном виде.

Утепление дома пенополиуретаном с высоким содержанием закрытых пор напыляют на фасадную и кровельную конструкции. Выделяют три группы материалов:

1. Низкой плотности (28-32 кг/куб.м). Паропроницаемость -0,05 мг/м2 ч2 Па. Она подходит для стен, потолка и нежилой площади;
2. Средней плотности (32-40 кг/куб.м). Медленнее происходит процесс расширения рабочей массы;
3. Высокой плотности (40-80 кг/куб.м). Лучше справляется с механическими нагрузками, при этом дышащая поверхность не меняется, а теплопроводность выше – 0,03-0,04 Вт/квадратный метр градусов Цельсия. Для утепления перекрытий и эксплуатируемой кровли.

По техническим характеристикам наносят 5 см слой, обусловленный смещением точки росы в сторону утеплителя. А при увеличении толщины риск образования конденсата сводится к минимальному.

В заключении следует отметить, что пенополиуретана в Европе и Америке значительно больше, чем в России, также большая концентрация потребления пенополиуретана наблюдается в Испании. Основной областью применения пенополиуретана являются стены и перекрытия внутри отапливаемого помещения плюс дополнительно создаётся хорошая обстановка с точки зрения акустики.