ППУ - что это такое, характеристики и сферы его применения

Евгений Седов

Когда руки растут из нужного места, жить веселее :)

6 февр. 2018 г.

Группа ученых из Германии во главе с Отто Байером в 1937 году создала многофункциональный материал – пенополиуретан. Он бывает гибким и упругим, но непрочным на разрыв, или твердым и плотным, но хрупким при сгибании. Массовое производство ППУ началось в 1960-х годах. С тех пор образцы усовершенствовались, появилось немало разновидностей соединения. Что представляет собой пенополиуретан, каким он бывает?

Материал ППУ

Пенополиуретан – это газонаполненная пластмасса на основе полиуретанов, на 85-90 % состоящая из инертной газовой фазы. Материал бывает жестким, мягким, эластичным, благодаря этому он применяется во всех сферах человеческой деятельности:

служит наполнителем для мягкой мебели, автомобильных сидений, детских игрушек, спальных принадлежностей;
из него производят губки для мытья посуды, пылевые фильтры, покрасочные валики, монтажную пену, амортизирующую упаковку и не только.

Производство

Сырье для ППУ – продукты нефтехимической промышленности: полиизоцианаты и полиолы. Также компоненты для пенополиуретана производятся из растительных масел: касторового, рапсового, соевого, подсолнечного. Биогенные пеносоставляющие не нашли применения в промышленности, поскольку требуют немалых финансовых вложений, их использование ограничено узким кругом специфических задач.

Между нефтепродуктами (полиолом и полиизоцианатом), смешанными в определенных пропорциях, проходят химические реакции. После первых преобразований в реакционную смесь добавляют небольшое количество воды, начинает выделяться углекислый газ. В результате реакции получается пена, наполненная СО2. Механические показатели и свойства полиуретана, т. е. плотность и структуру, определяет величина цепи газонаполненных микрогранул, пропорция исходных полимеров, наличие антипиреновых добавок.

Виды ППУ и формы выпуска

Пенополиуретан делится на мягкий (плотность 5-40 кг/м3) и твердый (30-86 кг/м3). Первая группа представляет собой поролон. Химическая промышленность производит поролон разной плотности:

стандартный (ST), максимальная нагрузка 60-100 кг/см2;
жесткий (HL), 80-120 кг/см2;
мягкий (HS), 60-120 кг/см2;
повышенной жесткости (EL), 60-100 кг/см2;
высокоэластичный (HR), 100-120 кг/см2;
высокоэластичный, пожаробезопасный, специального назначения (CMHR), 100-120 кг/см2.

Поролон всех марок, за исключением CMHR, относится к сильногорючим веществам по ГОСТ 30244. ГОСТ 30402 определяет химическое соединение как легковоспламеняемое, а ГОСТ 12.1.044 – как дымообразующее, токсичное при горении. Мягкий ППУ не используется в строительстве. В этой сфере применяют жесткий пенополиуретан – вещество с антипиреновыми добавками. Из пластов плотностью 30-70 кг/см3 или напыляемого сырья производят тепло- и шумоизоляционное покрытие, а сверхплотные виды (70-86 кг/см3) служат для гидроизоляции в фундаментах, на других поверхностях.

Химическая промышленность выпускает материал в разных формах:

листовой – жесткий или мягкий, прямоугольной формы, толщиной 5-1000 мм;
рулонный – мягкий, смотанный в бобины разной ширины, толщина материала 2-30 мм, может иметь подложку из ткани или синтетики;
блочный – прямоугольные блоки поролона с жесткой непористой коркой, которую полностью или частично удаляют после остывания вспененной смеси;
акустический – отдельные панели с фигурным рельефом, отличаются высоким коэффициентом звукопоглощения;
контурный – детали, имеющие фигурную форму (сидения, спинки, подлокотники), выполняются на основе чертежа;
крошка – дробленый ППУ высокой плотности из плит или скорлуп, размер фракции – 10-30 мм;
жидкий – напыляемое покрытие.

Технические характеристики

Разные виды ППУ отличаются по техническим характеристикам. Пенополиуретан делится на две группы:

Открытоячеистый. Состоит из открытых взаимосвязанных друг с другом ячеек. Эластичный, с губчатой структурой, быстро вспенивается, увеличивается в объеме. Обеспечивает хорошую звукоизоляцию. Непрочный, отличается высокими показателями паропроницаемости, влагопоглощения. Не рекомендуется для наружного утепления. В строительстве используется открытоячеистый жесткий ППУ сверхмалых плотностей (8-10 кг/м3).
Закрытоячеистый. Состоит из системы закрытых ячеек, заполненных газом. Теплопроводность газа ниже, чем у воздуха. Это делает ППУ самым эффективным теплоизолятором. У материала высокая прочность и хорошие показатели плотности. Он легкий и твердый, с незначительной паропроницаемостью, низкой теплопроводностью. Закрытоячеистое соединение прочно сцепляется с бумагой, металлом, древесиной, штукатуркой и т.д.

В таблице приведены основные технические характеристики двух видов:

Параметры, свойства	Открытоячеистый	Закрытоячеистый
Количество закрытых ячеек	Меньше 50%	Больше 92%
Плотность	8-20 кг/м3	25-300 кг/м3
Коэффициент теплопроводности	0,03-0,04	0,019-0,030
Расширение (подъем пены) по сравнению с первоначальным объемом	100:1	30:1
Гигроскопичность	15-100%	1-3%
Паропроницаемость	0,06-0,08	0,02-0,05
Гидроизоляция	Не подходит	Подходит
Звукоизоляция	Высокая	Средняя

Применение

Универсальный материал используется почти во всех сферах промышленности:

Автомобильная: наполнитель автокресел, шумоизоляция салона транспортного средства.
Машиностроение: хладоизолятор в бытовых, торговых холодильниках, крупных холодильных камерах, транспортной холодильной технике, медицинских установках.
Транспортная: теплоизоляторы магистральных трубопроводов, изоляторы низкотемпературных трубопроводов химической промышленности.
Обувная: производство супинаторов и прочих элементов обуви.
Мебельная: используются мягкие пенополиуретаны в качестве наполнителя, прокладочного материала мягкой мебели.
Легкая: наполнитель ППУ применяется при пошиве мягких игрушек, матрасов, подушек, манекенов.
Строительная: сэндвич-панели, акустическая изоляция, гидроизоляция, теплоизоляционное сырье для жилых и производственных помещений, складов, гаражей, ангаров. Для заделывания трещин, пространства между неплотно прилегающими деталями применяют уретановый столярный клей.

ППУ для мебели

Химическое соединение является технологичным аналогом пружин. Оно более простое и дешевое в производстве, по эксплуатационным характеристикам не отстает, а во многих случаях даже превосходит пружины. Пенополиуретан для мебели выпускается в разных формах:

Сэндвич или блочный. Это «кирпич» больших размеров. В процессе производства работники мебельной фабрики нарезают его на слои разной формы и толщины. Затем специалисты комбинируют жесткие и мягкие слои, складывая из них сидения, спинки.
Литой. Производится на мебельной фабрике. Жидкой смесью наполняют фигурную заготовку, в ней происходит химическая реакция, и пенополиуретан затвердевает под давлением. Конечный продукт принимает точный размер и форму диванной подушки или сидения. Плюсы – отсутствие обрезков, минусы – на поверхности блока образуется «корка», которая плохо пропускает воздух. Цена диванов с литым ППУ выше, чем на модели с блочной подкладкой.

Для мебели используется мягкий пенополиуретан плотностью 30-40 кг/м3. Чем показатель выше, тем жестче и долговечнее изделие. ППУ низкой плотности (до 25 кг/м3) подходит для декоративных подушек. Есть несколько разновидностей материалов с пенополиуретановой основой: локфоам, виброфоам, фомекс (США), мольтопрен (Германия), аллофоам (Канада). Их характеристики аналогичные отечественному ППУ.

Отдельного внимания заслуживают соединения с эффектом памяти (мемоформ, меморикс). Благодаря особым добавкам материал получается высокоэластичным. Он умеет хранить форму сидящего, идеально подстраивается под изгибы тела. Когда человек поднимается, меморикс быстро распрямляется. Изначально пенополиуретан с эффектом памяти был разработан для NASA, но затем стал востребованным в легкой промышленности.

Производитель обещает комфортный сон, ведь меморикс мягко обволакивает тело, не сдавливая кровеносные сосуды. Есть у высокоэластичного ППУ и минусы, причем существенные. Покупатели после распаковки чувствуют токсичный запах, который не всегда выветривается даже спустя неделю. Об экологичности и безопасности для здоровья речи не идет, ведь после экспертизы в образце меморикса обнаружились токсины, вызывающие аллергию, астму, раздражение глаз, головные боли. Углеводороды выделяют горько-сладкий запах, воздействуют на нервную и иммунную системы.

В западных государствах с усиленным контролем экологической безопасности меморикс не содержит опасных химических компонентов. Санитарные нормы в странах СНГ не такие строгие. Некоторые люди готовы купить подушки и матрасы меморикс очень дорого, терпеть неприятный аромат, ведь после сна на них проходят боли в спине и шее. Есть в сети и восторженные отзывы о мемориксе – покупатели качественного товара очень довольны приобретением.

Пенополиуретановая теплоизоляция

Для утепления сооружений любого типа используется жидкая смесь. Она наносится методом напыления. С помощью специального оборудования на стену, фундамент, кровлю или разные емкости распыляется полиуретановая пена, которая мгновенной увеличивается в объеме, заполняет полости и щели. Состав затвердевает спустя 5-10 минут. Монолитная пористая «шуба» прочно сцепляется с поверхностью, не имеет швов и стыков, поэтому надежно защищает от утечки или проникновения тепла (актуально летом, когда работает система кондиционирования).

Количество закрытых ячеек составляет более 92 %, а у лучших образцов – 97-98 %. Теплопроводность достигает 0,019-0,035 Вт/м·°С. Этот показатель самый низкий среди других утеплителей – пенополистирола, пенопласта, пенополиэтилена. Теплоизоляционный ППУ отличается хорошей влагостойкостью. Чтобы уменьшить гигроскопичность, в состав вводят присадки. Касторовое масло уменьшает гидрофильность в 4 раза. Пенополиуретан стойкий к основным химическим соединениям: не растворяется бензином, соляркой. Срок эксплуатации «шубы» составляет 20-30 лет.

Для утепления еще применяются готовые термоизоляционные пенополиуретановые детали: блоки, панели, полуцилиндры (скорлупа для труб), но по востребованности они проигрывают жидкому ППУ. Последний наносится не только на открытые поверхности, но и служит промежуточным слоем в сэндвич-панелях. Класс горючести вещества – Г2 и Г3. Соединение не является активным источником горения, оно сразу погаснет, если от него убрать огонь.

Плюсы и минусы ППУ

Технические характеристики определяют достоинства пенополиуретана. Плюсы продукта химической промышленности:

Отличная адгезия – хорошая сцепляемость с другими материалами. Форма поверхности и кривизна не имеют значения. Пенополиуретан не требует дополнительного крепежа и специальной обработки поверхности.
Теплоизоляционное покрытие не утяжеляет стены и стропильную систему, что особо важно для крыши, укрепляет поверхности, предотвращает их разрушение, защищает металлы от коррозии.
Выдерживает широкий диапазон температур: от -100 до +150 °С. Не разрушается от ветра и атмосферных осадков.
Отличается биологической стойкостью: ППУ не поражает плесень, материал не представляет интереса для грызунов – они не делают в теплоизоляционном покрытии норы.
Как наполнитель для мебели материал тоже обладает массой достоинств. Он не накапливает пыль, гипоаллергенный, имеет хорошую воздухопроницаемость, эластичность, быстро восстанавливает первоначальную форму.

Почти 70 % недостатков ППУ зависит от качества сырья и монтажных работ, остальные 30 % – особенности самого материала. Кратко об отрицательных сторонах пенополиэтилена разной плотности:

Воздействие солнечного света губительно для теплоизоляционного ППУ. Под влиянием УФ-лучей «шуба» разрушается, поэтому ее необходимо покрыть слоем краски, штукатурки или облицовочными панелями.
Напыление ППУ подходит не для всех поверхностей, например, не стоит его использовать на свежих деревянных срубах. Влага из них еще не вышла, а «шуба» задерживает воду внутри – это повышает риск развития гнилостных процессов.
Если человек заказал пенополиуретан слишком дешево, то с высокой вероятностью товар относится к классу горючести Г4. Он хорошо горит, и потушить его непросто.
Мягкий материал низкого качества, который используется в мебельной промышленности, быстро проседает, деформируется.
Излишне мягкий ППУ не рекомендуется для детей – наполнитель может привести к искривлению позвоночника.

Безопасность

Об экологической чистоте материала говорят, если при заливке термоизоляционного покрытия использовались только высококачественные компоненты, профессиональное оборудование. Не менее важно, чтобы напыление делал квалифицированный мастер – то, как он смешает компоненты, влияет на безопасность покрытия. Сырье для ППУ относится ко 2 и 3 классу опасности, а после застывания образуется материал, характеризующийся инертностью.

Если пропорции исходных компонентов будут выбраны неправильно или нарушится технология приготовления жидкой смеси, то химические вещества не полностью прореагируют. Результат – резкий токсичный запах, который плохо выветривается и вызывает недомогания. Опытный мастер не допускает огрех, благодаря чему покрытие является экологически безопасным, негорючим.

В процессе смешивания сырьевых компонентов образуется токсический формальдегид, бензол, фенол и толуилендиизоцианат. После нанесения «шубы» они испаряются течение суток и больше не выделяются, в отличие от пенопласта или минеральной ваты. Противники химического соединения акцентируют внимание на деструкции вещества в процессе горения. Они заявляют, что при температуре 180 °С выделяется этилен, формальдегид, оксиды азота и углерода, изоцианаты. В реальности такие температурные условия не совместимы с жизнью человека, поэтому говорить о вреде не приходится.

Умеренно горючий, трудновоспламеняемый материал характеризуется малой дымообразующей способностью. Посмотрите на фото с обугленным, но не сгоревшим помещением. На верхнем этаже был пожар, но напыленный ППУ задержал огонь благодаря низкой теплопроводности и негорючести. Такими свойствами обладают не только твердые соединения, но и мягкие высокого качества. Диваны и подушки на основе эластичного ППУ не горят, не выделяют вредных веществ, не вызывают аллергии, врачи не запрещают их использование. Дешевые марки поролона такими свойствами не отличаются.

Как выбрать пенополиуретан

Если вы хотите сделать «шубу», вам необходимо тщательно выбирать специалистов. Важно, чтобы мастера использовали хорошее оборудование – высококачественная техника работает под высоким давлением, а это экономит материал. Опытный специалист определит толщину изоляционного слоя в зависимости от климатических условий и характеристик обрабатываемой поверхности. Лучшие бренды, выпускающие продукцию высокого качества:

Basf (Германия) – лидер в химической промышленности. Компания изготовляет материал, который можно наносить при низкой температуре.
Baymer, Covestro (Германия) – выбор профессионалов, фирма отлично зарекомендовала себя среди пользователей.
Synthesia (Испания) – продукция компании в широком ассортименте представлена на российском рынке, продается в реальных и интернет-магазинах.
Huntsman-NMG (Нидерланды) – фирма производит жесткие, эластичные и напыляемые пенополиуретаны. Придерживается демократичной политики ценообразования, распространила свою продукцию не только в Москве и Санкт-Петербурге, но и по всей территории РФ.
Изолан (Россия) – выпускает продукцию отличного качества, которая достойно соперничает с европейскими компаниями. В производстве используется современное оборудование, передовые технологии. Завод расположен во Владимире.

Если вам нужна мебель из поролона, обратите внимание на показатель плотности. Низкие значения говорят о том, что сидение быстро потеряет форму и продавится. Обращайте внимание на показатели от 30 кг/м3. Толщина прослойки должна составлять 4 см. Наполнитель высотой 2-3 см не будет комфортным. Литая мебель более качественная, чем сделанная из отдельных листов.

Цены на ППУ

Стоимость материала зависит от структуры и формы. Примерная цена на некоторые образцы:

Вид ППУ	Стоимость, рублей
Поролон стандартный ST, 10 мм, 1м/2м	167
Поролон плотный ST35/40, 80 мм	1866
Поролон сверхжесткий HL40/65, 100 мм	2739
Матрас Lonax ППУ S1000 160x195	14 144
Полинор в баллонах для утепления изнутри, 1 шт.	425
Пеноплэкс Кровля (1200х600х50)	4 700 р./м3
Система компонентов PPU-SNAB 30F для жидкого утеплителя	210 р./кг

Видео

Что такое пенополиуретан?

Как выбрать матрас? Все о пенах(или ППУ, или поролоне). Консультирует мастер GASH.

Заливной пенополиуретан Заливка материала в полость стены

Отзывы

Николай, 35 лет На даче сделал теплоизоляцию мансарды и стен с помощью пенополиуретана. Толщина слоя получилась 1,5-2 см, этого хватило, чтобы в помещении стало теплее. Сверху шубу укрыл профнастилом для защиты от солнца. Два мастера сделали работу за пару дней, стоимость в 2013 году была около 300 р./м2. Всем советую, качественный и надежный материал.

Марина, 40 лет Купила матрас с наполнителем меморикс за 200 долларов. Первое, что меня смутило – едкий запах. Поставила на балкон выветриться. Через сутки запах не исчез, спустя неделю ситуация не слишком поменялась. Попробовала я на нем спать – очень классно, мягко, комфортно. Этот плюс перекрыл жирный минус – после сна начала болеть голова, пекли глаза. Вернула матрас в магазин.

Василий, 30 лет В старом доме было много трещин, с ними помог справиться ППУ в баллонах. Пенополиуретан полностью заполняет просвет, быстро застывает, препятствует разрушению стены. Снаружи квартиры сделал шубу – затраты на тепло сократились на 40 %. Когда соседи включают отопление, мы еще обходимся без него, в комнатах сохраняется комфортная температура.

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!

Понравилась статья?