Преимущества пенополиуретана

Наряду с волокнистыми теплоизоляционными материалами для тепловой изоляции использование в конструкциях строительной и промышленной тепловой изоляции газонаполненных полимерных материалов занимает ведущее место в большинстве развитых стран мира. В последнее время в ряде стран Западной Европы (Англия, Франция, Германия, Австрия и др.) приняты законодательные акты, вводящие жесткие меры в отношении применяемых теплоизоляционных материалов в целях экономии энергии и теплоизоляции зданий.

Требуемый уровень сохранения тепла может быть обеспечен только с помощью высокоэффективных теплоизоляционных материалов, в том числе пенопластов, из которых наибольшее развитие за рубежом получило производство и применение жестких пенополиуретанов и беспрессового экструзионного пенополистирола.

Общий объем теплоизоляционных материалов в виде жестких пенопластов в строительстве (без учета пенопластов, наносимых методом плавления и вспенивания в полости конструкции), например, в США в 1984 г. составил 238,1 тыс. т, в 1986 г. – 250,8 тыс. т и в 1990 г. – 303,9 тыс. т.

Благодаря уникальным свойствам производство жестких пенополиуретанов (ппу) развивалось высокими темпами и уже в 70-х годах они стали занимать ведущее место в структуре мирового производства газонаполненных теплоизоляционных материалов.

В 1987 г. мировое производство теплоизоляционных материалов из жестких ппу достигло 1,236 млн. т.

В настоящее время потребление теплоизоляционных материалов из жестких ппу достигло 1,36 млн. т, в том числе их потребление в строительных конструкциях составляет 38,6%.

Широкое применение получили за рубежом напыляемые пенополиуретаны, в особенности для тепловой изоляции металлических нефтехранилищ, кровель, трубопроводов и др. Получаемые напылением ппу теплоизоляционные материалы отличаются низкой теплопроводностью, минимальным водопоглощением, удовлетворительной адгезией к металлу и отсутствием коррозионного воздействия на строительные материалы. Теплоизоляционные материалы в виде напыляемого пенополиуретана в конструкции можгут служить, одновременно, теплоизоляцией и защитой металла от коррозии. Из общего объема применения жестких пенополиуретанов в строительстве для тепловой изоляции за рубежом около 20-30% используется для напыления.

Впервые разработкой полимерных материалов полиуретанов занялись ученые Германии в 1935 году, а в 1937 году Отто Байером был получен первый жесткий полиуретановый пенопласт. Промышленное производство пенополиуретанов на основе сложных полиэфиров было организовано в Германии в 1944 году, а их аналогов на основе более дешевых простых полиэфиров - в США в 1957 году. С 1955 года в Европе началось массовое производство эластичных ппу.

Пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он плавится только в зоне открытого воздействия пламени. Именно эта способность пенополиуретана стала причиной широкого применения данного материала в 50-х годах XX столетия в сфере ВПК развитых стран. Разветвленная ячеистая структура пенополиуретана использовалась в военной авиационной промышленности для облегчения конструкций и защиты топливных систем боевых самолетов от возгорания и взрыва при их поражении.

Сегодня пенополиуретан активно используется в танках, БТР, БМП, где под броней располагают защитный слой ппу. Это позволяет наиболее эффективным способом защитить экипаж как от морозов, так и от зноя. Одновременно пенополиуретан служит в качестве пассивной защиты от воздействия зажигательных снарядов. Изоляция оплавится в месте поражения, но распространения огня по плоскости не произойдет.

Данная теплоизоляция на почти 40-летнем опыте применения на трубопроводах теплоснабжения и ГВС, магистральных нефтегазопроводов, конденсатопроводов и иных системах доказала свою экономическую и технологическую эффективность. Долговечность пенополиуретана оценивается в 25 - 30 лет. На практике же в Германии, США, Канаде, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают образцы пенополиуретана с труб, залитых в 70-х годах прошлого века, и корректно формулируют - "свойства не изменились". Так, в научно-исследовательском институте теплоизоляционных материалов (Мюнхен, ФРГ) подвергли испытаниям три кровельные конструкции, утепленные жестким пенополиуретаном (слой утеплителя составлял на одной конструкции 60 мм и 30 мм на двух других, кажущаяся плотность пенополиуретана 30-35 кг/м3). Как следует из данных этих испытаний, после 10-летней эксплуатации ни теплопроводность, ни влагосодержание пенопластов практически не увеличились.

Хотя пенополиуретан применяют в области строительства относительно недавно, уже сегодня имеются надежные данные о поведении этих материалов в течение 25 лет эксплуатации. Кроме этих данных, есть результаты лабораторных испытаний на ускоренное старение, которые дополняют и подтверждают данные натурных испытаний. Лабораторные испытания показали, что у пенополиуретана низка стойкость к действию минеральных кислот и к большинству органических растворителей. В то же время пенополиуретан хорошо переносит контакт с водой и различными нефтепродуктами, но при погружении в эти жидкости на один год и более разрушаются, особенно если давление жидкости выше атмосферного. Удовлетворительные показатели при эксплуатации в подобных условиях имеет лишь пенополиуретан высокой плотности (более 100 кг/куб. м) и интегральные пены.

Пенополиуретан не теряет своих теплоизоляционных и прочностных свойств при эксплуатации при температурах от минус 60 до плюс 100С. Скорость старения пенополиуретана, как и других видов полимерных материалов, во многом зависит от температуры. В ходе лабораторных испытаний на старение было установлено, что при температуре ниже 70С скорость старения пенополиуретана резко снижается. При этом чувствительность пенополиуретана к температурному старению в значительной степени зависит от исходной температуры. В научно-исследовательском институте теплоизоляционных материалов (Мюнхен, ФРГ) подвергли испытаниям три кровельные конструкции, утепленные жестким пенополиуретаном (слой утеплителя составлял на одной конструкции 60 мм и 30 мм на двух других, кажущаяся плотность пенополиуретана 30-35 кг/куб.м). Как следует из данных этих испытаний, после 10-летней эксплуатации пенополиуретана на данных объектах ни теплопроводность, ни влагосодержание пенополиуретанов практически не увеличились. Таким образом, о жестком пенополиуретане можно сказать, что он в буквальном смысле выдержал испытание временем.