ППУ — що це таке, види та форми випуску, технічні характеристики, застосування

Група вчених з Німеччини на чолі з Отто Байєром у 1937 році створила багатофункціональний матеріал – пінополіуретан. Він буває гнучким і пружним, але неміцним на розрив, або твердим і щільним, але крихким при згинанні. Масове виробництво ППУ почалося в 1960-х роках. З тих пір зразки вдосконалилися, з’явилося чимало різновидів з’єднання. Що являє собою пінополіуретан, яким він буває?

Матеріал ППУ

Пінополіуретан – це газонаполненная пластмаса на основі поліуретанів, на 85-90 % складається з інертною газової фази. Матеріал буває твердим, м’яким, еластичним, завдяки цьому він застосовується у всіх сферах людської діяльності:

• служить наповнювачем для м’яких меблів, автомобільних сидінь, дитячих іграшок, спальних приладдя;
• з нього виробляють губки для миття посуду, пилові фільтри, малярні валики, монтажну піну, амортизуючу упаковку і не тільки.

Виробництво

Сировина для ППУ – продукти нафтохімічної промисловості: полиизоцианаты і поліоли. Також компоненти для пінополіуретану виробляються з рослинних олій: касторової, ріпакової, соєвої, соняшникової. Біогенні пеносоставляющие не знайшли застосування в промисловості, оскільки вимагають чималих фінансових вкладень, їх використання обмежене вузьким колом специфічних завдань.

Між нафтопродуктами (полиолом і полиизоцианатов), змішаними в певних пропорціях, проходять хімічні реакції. Після перших перетворень в реакційну суміш додають невелику кількість води, починає виділятися вуглекислий газ. В результаті реакції виходить піна, наповнена СО2. Механічні показники і властивості поліуретану, тобто щільність і структуру, визначає величина ланцюга газонаповнених мікрогранул, пропорція вихідних полімерів, наявність антіпіреновим добавок.

Види ППУ та форми випуску

Пінополіуретан ділиться на м’який (щільність 5-40 кг/м3) і твердий (30-86 кг/м3). Перша група являє собою поролон. Хімічна промисловість виробляє поролон різної щільності:

• стандартний (ST), максимальне навантаження 60-100 кг/см2;
• жорсткий (HL), 80-120 кг/см2;
• м’який (HS), 60-120 кг/см2;
• підвищеної жорсткості (EL), 60-100 кг/см2;
• високоеластичний (HR), 100-120 кг/см2;
• високоеластичний, пожежобезпечний, спеціального призначення (CMHR), 100-120 кг/см2.

Поролон всіх марок, за винятком CMHR, відноситься до сильногорючим речовин по ГОСТ 30244. ГОСТ 30402 визначає хімічну сполуку як легковоспламеняемое, а ГОСТ 12.1.044 – як дымообразующее, токсична при горінні. М’який ППУ не використовується в будівництві. У цій сфері застосовують жорсткий пінополіуретан – речовина з антипиреновими добавками. З пластів щільністю 30-70 кг/см3 або напилюваного сировини виробляють тепло — і шумоізоляційні покриття, а надщільні види (70-86 кг/см3) служать для гідроізоляції у фундаментах, на інших поверхнях.

Хімічна промисловість випускає матеріал у різних формах:

• листовий – жорсткий або м’який, прямокутної форми, товщиною 5-1000 мм;
• рулонний – м’який, змотаний в бобіни різної ширини, товщина матеріалу 2-30 мм, може мати підкладку з тканини або синтетики;
• блочний – прямокутні блоки поролону з жорсткою непористої кіркою, яку повністю або частково видаляють після остигання спіненої суміші;
• акустичний – окремі панелі з фігурним рельєфом, відрізняються високим коефіцієнтом звукопоглинання;
• контурний – деталі, що мають фігурну форму (сидіння, спинки, підлокітники), виконуються на основі креслення;
• крихта – дроблений ППУ високої щільності з плит або шкаралуп, розмір фракції – 10-30 мм;
• рідкий – напилюєме покриття.

Технічні характеристики

Різні види ППУ відрізняються за технічними характеристиками. Пінополіуретан ділиться на дві групи:

• Открытоячеистый. Складається з відкритих взаємопов’язаних один з одним осередків. Еластичний, з губчастої структурою, швидко спінюється, збільшується в обсязі. Забезпечує хорошу звукоізоляцію. Неміцний, відрізняється високими показниками паропроникності, вологопоглинання. Не рекомендується для зовнішнього утеплення. В будівництві використовується открытоячеистый жорсткий ППУ надмалих густин (8-10 кг/м3).
• Закритопористий. Складається з системи закритих осередків, заповнених газом. Теплопровідність газу нижче, ніж у повітря. Це робить ППУ найбільш ефективним теплоізолятором. У матеріалу висока міцність і хороші показники щільності. Він легкий і твердий, з незначною паропроникністю, низькою теплопровідністю. Закрытоячеистое з’єднання міцно зчіплюється з папером, металом, деревиною, штукатуркою і т. д.

В таблиці наведені основні технічні характеристики двох видів:

Застосування

Універсальний матеріал використовується майже у всіх сферах промисловості:

• Автомобільна: наповнювач автокрісел, шумоізоляція салону транспортного засобу.
• Машинобудування: хладоизолятор в побутових, торгових холодильниках, великих холодильних камерах, транспортної холодильній техніці, медичних установках.
• Транспортна: теплоізолятори магістральних трубопроводів, ізолятори низькотемпературних трубопроводів хімічної промисловості.
• Взуттєва: виробництво супінаторів та інших елементів взуття.
• Меблева: використовуються м’які пінополіуретани в якості наповнювача, прокладного матеріалу м’яких меблів.
• Легка: наповнювач ППУ застосовується при пошитті м’яких іграшок, матраців, подушок, манекенів.
• Будівельна: сендвіч-панелі, акустична ізоляція, гідроізоляція, теплоізоляційне сировина для житлових і виробничих приміщень, складів, гаражів, ангарів. Для заповнення тріщин, простору між нещільно прилеглими деталями застосовують уретановий столярний клей.

ППУ для меблів

Хімічна сполука є технологічним аналогом пружин. Воно більш простий та дешевий у виробництві, за експлуатаційними характеристиками не відстає, а в багатьох випадках навіть перевершує пружини. Пінополіуретан для меблів випускається в різних формах:

• Сендвіч або блоковий. Це «цегла» великих розмірів. У процесі виробництва працівники меблевої фабрики нарізують його на шари різної форми і товщини. Потім фахівці комбінують жорсткі і м’які шари, складаючи з них сидіння, спинки.
• Литий. Проводиться на меблевій фабриці. Рідкою сумішшю наповнюють фігурну заготовку, в ній відбувається хімічна реакція, і пінополіуретан твердне під тиском. Кінцевий продукт приймає точний розмір і форму диванної подушки або сидіння. Плюси – відсутність обрізків, мінуси – на поверхні блоку утвориться «кірка», яка погано пропускає повітря. Ціна диванів з литим ППУ вище, ніж на моделі з блочною підкладкою.

Для меблів використовується м’який пінополіуретан щільністю 30-40 кг/м3. Чим показник вище, тим жорсткіше і довговічніше виріб. ППУ низької щільності (до 25 кг/м3) підходить для декоративних подушок. Є кілька різновидів матеріалів з пінополіуретанової основою: локфоам, виброфоам, фоамекс (США), мольтопрен (Німеччина), аллофоам (Канада). Їх характеристики аналогічні вітчизняному ППУ.

Окремої уваги заслуговують з’єднання з ефектом пам’яті (мемоформ, меморикс). Завдяки особливим добавкам матеріал виходить високоеластичним. Він вміє зберігати форму сидить, ідеально підлаштовується під вигини тіла. Коли людина піднімається, меморикс швидко розпрямляється. Спочатку пінополіуретан з ефектом пам’яті був розроблений для NASA, але потім став затребуваним в легкій промисловості.

Виробник обіцяє комфортний сон, адже меморикс м’яко обволікає тіло, не здавлюючи кровоносні судини. Є у високоеластичного пінополіуретану і мінуси, причому істотні. Покупці після розпакування відчувають токсичний запах, який не завжди вивітрюється навіть через тиждень. Про екологічності та безпеки для здоров’я мова не йде, адже після експертизи в зразку меморикса виявилися токсини, що викликають алергію, астму, подразнення очей, головні болі. Вуглеводні виділяють гірко-солодкий запах, що впливають на нервову та імунну системи.

В західних державах з посиленим контролем екологічної безпеки меморикс не містить небезпечних хімічних компонентів. Санітарні норми в країнах СНД не такі суворі. Деякі люди готові купити подушки і матраци меморикс дуже дорого, терпіти неприємний аромат, адже після сну на них проходять болі в спині і шиї. Є в мережі і захоплені відгуки про мемориксе – покупці якісного товару дуже задоволені придбанням.

Пінополіуретанова теплоізоляція

Для утеплення споруд будь-якого типу використовується рідка суміш. Вона наноситься методом напилення. За допомогою спеціального обладнання на стіну, фундамент, дах або різні ємності розпорошується поліуретанова піна, яка миттєвої збільшується в обсязі, що заповнює порожнини і щілини. Склад твердне через 5-10 хвилин. Монолітна пориста «шуба» міцно зчіплюється з поверхнею, не має швів і стиків, тому надійно захищає від витоку або проникнення тепла (актуально влітку, коли працює система кондиціонування).

Кількість закритих осередків складає більше 92 %, а у найкращих зразків – 97-98 %. Теплопровідність досягає 0,019-0,035 Вт/м·°С. Цей показник найнижчий серед інших утеплювачів пінополістиролу, пінопласту, пінополіетилену. Теплоізоляційний ППУ відрізняється хорошою вологостійкістю. Щоб зменшити гігроскопічність, до складу вводять присадки. Рицинова олія зменшує гідрофільність в 4 рази. Пінополіуретан стійкий до основних хімічних сполук: не розчиняється бензином, соляркою. Термін експлуатації «шуби» становить 20-30 років.

Для утеплення ще застосовуються готові термоізоляційні пінополіуретанові деталі: блоки, панелі, напівциліндри (шкаралупа для труб), але по затребуваності вони програють рідкого ППУ. Останній наноситься не тільки на відкриті поверхні, але і служить проміжним шаром в сендвіч-панелях. Клас горючості речовини – Г2 і Г3. З’єднання не є активним джерелом горіння, воно відразу згасне, якщо від нього прибрати вогонь.

Плюси і мінуси ППУ

Технічні характеристики визначають достоїнства пінополіуретану. Плюси продукту хімічної промисловості:

• Відмінна адгезія – хорошу сцепляемость з іншими матеріалами. Форма поверхні і кривизна не мають значення. Пінополіуретан не вимагає додаткового кріплення і спеціальної обробки поверхні.
• Теплоізоляційне покриття не обтяжує стіни і кроквяну систему, що особливо важливо для даху, зміцнює поверхні, запобігає їх руйнування, захищає метали від корозії.
• Витримує широкий діапазон температур: від -100 до +150 °С. Не руйнується від вітру та атмосферних опадів.
• Відрізняється біологічною стійкістю: ППУ не вражає цвіль, матеріал не представляє інтересу для гризунів – вони не роблять в теплоізоляційному покритті нори.
• Як наповнювач для меблів матеріал теж володіє масою достоїнств. Він не накопичує пил, гіпоалергенний, має хорошу повітропроникність, еластичність, швидко відновлює первинну форму.

Майже 70 % недоліків ППУ залежить від якості сировини і монтажних робіт, решта 30 % – особливості самого матеріалу. Коротко про негативні сторони пінополіетилену різної щільності:

• Вплив сонячного світла згубно для теплоізоляційного ППУ. Під впливом УФ-променів «шуба» руйнується, тому її необхідно покрити шаром фарби, штукатурки або облицювальними панелями.
• Напилення ППУ підходить не для всіх поверхонь, наприклад, не варто його використовувати на свіжих дерев’яних зрубах. Волога з них ще не вийшла, а «шуба» затримує воду всередині – це підвищує ризик розвитку гнильних процесів.
• Якщо людина замовив пінополіуретан занадто дешево, то з високою ймовірністю товар відноситься до класу горючості Г4. Він добре горить, і загасити його непросто.
• М’який матеріал низької якості, який використовується в меблевій промисловості, швидко просідає, деформується.
• Надмірно м’який ППУ не рекомендується для дітей – наповнювач може призвести до викривлення хребта.

Безпека

Про екологічну чистоту матеріалу кажуть, якщо при заливці термоізоляційного покриття використовувалися тільки високоякісні компоненти, професійне обладнання. Не менш важливо, щоб напилення робив кваліфікований майстер – те, як він змішує компоненти, що впливає на безпеку покриття. Сировина для ППУ відноситься до 2 і 3 класу небезпеки, а після застигання утворюється матеріал, що характеризується інертністю.

Якщо пропорції вихідних компонентів будуть обрані неправильно або порушиться технологія приготування рідкої суміші, хімічні речовини не повністю прореагують. Результат – різке токсичний запах, який погано вивітрюється і викликає нездужання. Досвідчений майстер не допускає огріх, завдяки чому покриття є екологічно безпечним, негорючим.

У процесі змішування сировинних компонентів утворюється токсичний формальдегід, бензол, фенол та толуілендіізоціанат. Після нанесення «шуби» вони випаровуються протягом доби і більше не виділяються, на відміну від пінопласту або мінеральної вати. Противники хімічної сполуки акцентують увагу на деструкції речовини в процесі горіння. Вони заявляють, що при температурі 180 °С виділяється етилен, формальдегід, оксиди азоту та вуглецю, ізоціанати. У реальності такі температурні умови не сумісні з життям людини, тому говорити про шкоду не доводиться.

Помірно горючий, важкозаймистий матеріал характеризується малою димоутворювальною здатністю. Подивіться на фото з обвугленим, але не знеціненими приміщенням. На верхньому поверсі була пожежа, але напилений ППУ затримав вогонь завдяки низькій теплопровідності і негорючість. Такими властивостями володіють не тільки тверді з’єднання, але і м’які високої якості. Дивани та подушки на основі еластичного ППУ не горять, не виділяють шкідливих речовин, не викликають алергії, лікарі не забороняють їх використання. Дешеві марки поролону такими властивостями не відрізняються.

Як вибрати пінополіуретан

Якщо ви хочете зробити «шубу», вам необхідно ретельно вибирати фахівців. Важливо, щоб майстри використовували хороше обладнання – високоякісна техніка працює під високим тиском, а це економить матеріал. Досвідчений фахівець визначить товщину ізоляційного шару в залежності від кліматичних умов та характеристик оброблюваної поверхні. Кращі бренди, які випускають продукцію високої якості:

• Basf (Німеччина) – лідер у хімічній промисловості. Компанія виготовляє матеріал, який можна наносити при низькій температурі.
• Baymer, Covestro (Німеччина) – вибір професіоналів, фірма добре зарекомендувала себе серед користувачів.
• Synthesia (Іспанія) – продукція компанії в широкому асортименті представлена на російському ринку, продається в реальних і інтернет-магазинах.
• Huntsman-NMG (Нідерланди) – фірма виробляє тверді, еластичні і напилюваної пінополіуретани. Дотримується демократичної політики ціноутворення, поширила свою продукцію не тільки в Москві та Санкт-Петербурзі, але і по всій території РФ.
• Изолан (Росія) – випускає продукцію відмінної якості, яка гідно конкурує з європейськими компаніями. У виробництві використовується сучасне обладнання, передові технології. Завод розташований у Володимирі.

Якщо вам потрібна меблі з поролону, зверніть увагу на показник щільності. Низькі значення свідчать про те, що сидіння швидко втратить форму і продавиться. Звертайте увагу на показники від 30 кг/м3. Товщина прошарку повинна складати 4 див. Наповнювач заввишки 2-3 см не буде комфортним. Лита меблі більш якісна, ніж зроблена з окремих листів.

Відео

Відгуки

Микола, 35 років

На дачі зробив теплоізоляцію мансарди і стін за допомогою пінополіуретану. Товщина шару вийшла 1,5-2 см, цього вистачило, щоб у приміщенні стало тепліше. Зверху шубу вкрив профнастилом для захисту від сонця. Два майстри зробили роботу за пару днів. Всім раджу, якісний і надійний матеріал.

Марина, 40 років

Купила матрац з наповнювачем меморикс за 200 доларів. Перше, що мене збентежило – їдкий запах. Поставила на балкон вивітритися. Через добу запах не зник, через тиждень ситуація не надто змінилася. Спробувала я на ньому спати – дуже класно, м’яко, комфортно. Цей плюс перекрив жирний мінус – після сну почала боліти голова, пекли очі. Повернула матрац в магазин.

Василь, 30 років

У старому будинку було багато тріщин, з ними допоміг впоратися ППУ в балонах. Пінополіуретан повністю заповнює просвіт, швидко застигає, перешкоджає руйнуванню стіни. Зовні квартири зробив шубу – витрати на тепло скоротилися на 40 %. Коли сусіди включають опалення, ми ще обходимося без нього, в кімнатах зберігається комфортна температура.