Что такое пенополиуретан: состав, особенности, плюсы и минусы

1. Обязательно проконсультируйтесь с производителем при выборе утеплителя. В компании ПрофХолод вам будет назначен персональный менеджер, который посоветует наиболее подходящий вариант для ваших нужд.

Что такое пенополиуретан?

Пенополиуретан, который также обозначается как ППУ, представляет собой легкий и прочный материал, разработанный в 1937 году в Германии. Основным компонентом данного материала являются мелкие закрытые ячейки: всего 3% его объема занимают твердые частицы, в то время как 97% составляют поры, наполненные газом. Это свойство позволяет пенополиуретану крайне эффективно удерживать температурный режим, так как теплопроводность газов значительно ниже, чем у твердых материалов, иногда в десятки и даже сотни раз.

Теплопроводность пенополиуретана составляет всего 0,022 Вт/мК, что в два раза лучше, чем у минеральной ваты. Благодаря этому, пенополиуретан обладает высокими тепло- и гидроизоляционными свойствами, что делает его незаменимым в строительстве, а также для утепления как производственных, так и жилых зданий. Среди всех теплоизоляционных материалов пенополиуретан максимально эффективно сохраняет тепло или холод и при этом находится в группе горючести Г2, что подразумевает, что он самостоятельно затухает при отсутствии источника огня.

Пенополиуретан может быть как жестким, так и эластичным. Из эластичного ППУ изготавливается широко известный поролон, который применяется в производстве матрасов, однако в строительстве он не используется.

В последующих разделах мы подробно рассмотрим твердый полиуретан: что это такое, его разновидности, применение и причины его популярности среди строителей.

Чем PUR отличается от PIR?

Пенополиуретан (PUR) и пенополиизоцианурат (PIR) являются близкородственными полимерами жестких пенополиуретанов, которые образуются в результате реакции нескольких компонентов.

Сэндвич-панели с утеплителем PUR Classic в основном используются для создания холодильных и морозильных камер. В некоторых случаях с помощью панелей с PUR, усиленных эксцентриковыми замками, возводят склады в сейсмически активных зонах.

PIR находит гораздо более широкое применение. Сэндвич-панели с утеплителем PIR идеально подходят для строительства:

• холодильников и морозильников;
• хранилищ для овощей и фруктов, включая газированные камеры – РГС;
• различных объектов агропромышленного комплекса, таких как коровники, свинофермы и курятники;
• логистических комплексов и холодильных хранилищ;
• производственных и административных зданий, цехов;
• станций технического обслуживания, ангаров.

Также сэндвич-панели с PIR Premier применяются для модернизации и повышения энергоэффективности зданий, построенных из других материалов.

На примере видно, как крупный склад был облицован сэндвич-панелями с PIR Premier толщиной 80 мм.

Почему же PIR демонстрирует лучшие огнеустойчивые свойства по сравнению с PUR? Это связано с отношением основных компонентов смеси — полиола и изоцианата. У PIR это соотношение составляет примерно 1:1,5, тогда как для обычного пенополиуретана оно равно 1:1,1. Таким образом, в сэндвич-панелях с PIR содержится больше изоцианата по сравнению с панелями, использующими PUR, что обеспечивает их повышенную огнестойкость. При воздействии огня PIR образует угольную матрицу на поверхности утеплителя, которая препятствует распространению огня и исключает возможность самостоятельного горения. Сэндвич-панели PIR относятся к группе горючести Г1.

Согласно Федеральному закону Российской Федерации ФЗ-123, который является Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности, сэндвич-панели, имеют класс огнестойкости EI 30 и класс горючести Г1 и могут быть использованы в России для строительства и утепления промышленных и жилых зданий.

Огнестойкость стеновых и кровельных панелей PUR, PIR компании ПрофХолод

Наименование показателя	Наполнитель	40	60	80-120	150-200	Норматив
Предел огнестойкости стеновых панелей	PUR	EI15				ГОСТ 30247.1-94
	PIR	EI15	EI30		EI45	ГОСТ 30247.0-94
Предел огнестойкости кровельных панелей	PIR	RE15		RE30	RE30	ГОСТ 30247.0-94 ГОСТ 30247.1-94
Класс пожарной опасности	PIR	К1 (15)				ГОСТ 30403-96
Группа горючести	PIR	Г2				ГОСТ 30244-94
Группа воспламеняемости	PIR	В1				ГОСТ 30402-96
Дымообразующая способность	PIR	Д3				ГОСТ 12.1.044-89
Группа по токсичности продуктов горения	PIR	Т2				ГОСТ 12.1.044-89
Группа распространения пламени по поверхности	PIR	РП1				ГОСТ Р 51032-97

Получение пенополиуретана

Процесс синтеза пенополиуретана, как было упомянуто ранее, происходит в результате реакции между полиолом и полиизоцианатом. Данная реакция относится к поликонденсационным процессам, при которых выделяется побочный продукт. В случае ППУ это побочным продуктом становится углекислый газ (CO2). Газ остается в вязкой среде образующегося полимера и формирует пузырьки внутри него, в результате чего получается вспененная структура пенополиуретана.

В зависимости от марок сырья, соотношения компонентов, условий получения и других факторов, ППУ может быть жестким либо мягким, а также различной плотности. Известно, что одна тонна исходных компонентов может дать содержимое, равное около 20 кубическим метрам ППУ с плотностью примерно 50 кг/м³. Такой объем готового теплоизолирующего материала производится из всего лишь 4-5 бочек сырья, что объясняет широкое применение ППУ в современном строительстве.

Пенополиуретан также производят в заводских условиях. Чаще всего жесткий ППУ используется для изоляции стальных или пластиковых трубопроводов и фитингов, в то время как мягкий пенополиуретан применяется при производстве мебели. В этом случае используются высоконапорные заливочные машины. Компоненты поступают под давлением в специальную головку, где смешиваются и с высокой скоростью внедряются в форму. Таким образом, осуществляется одновременно синтез полимера и придание ему необходимой формы.

Ключевым параметром качества вспененного полиуретана, как и любого другого аналогичного материала, является его плотность. Она должна соответствовать основным требованиям нормативной документации и быть равномерной по всему объему готового изделия. Важно также обеспечить правильное распределение размеров пор, чтобы они не были излишне крупными или резко отличались друг от друга. Эти параметры контролируются лабораторными испытаниями на современных предприятиях.

Свойства ППУ

Одним из значительных преимуществ рассматриваемого пенополимера является его низкая токсичность. Несмотря на более строгие требования по безопасности, чем в большинстве других стран, пенополиуретан в большинстве случаев получает положительную оценку по гигиеническим сертификатам при использовании в качестве теплоизоляции.

Пенополиуретан также отличается хорошей пожаробезопасностью: он является трудносгораемым материалом. Для достижения высоких стандартов безопасности рекомендуется добавлять антипирены в состав компонентов ППУ, что позволяет сделать вспененный материал неспособным поддерживать горение и позволяет ему гореть только при наличии внешнего пламени. При удалении источника огня пенополиуретан мгновенно прекращает горение и не тлеет. Поэтому данный показатель остается значимым при строительстве стен и крыш, а также при производстве мягкой мебели, но может не иметь значения в ситуациях, когда речь идет о теплоизоляции трубопроводов.

Дополнительные важные характеристики рассматриваемого материала:

— Применяется в широком диапазоне температур, от минус 250 до плюс 180 градусов Цельсия;

— Обладает минимальным коэффициентом теплопроводности в диапазоне от 0,023 до 0,032 Вт/мК;

— Устойчив к воздействию микроорганизмов, в том числе к микробам и плесени, не подвержен гниению;

— Обладает низким водопоглощением: при 98% влажности с налетом пленки, водопоглощение составляет лишь 0,04% в течение 24 часов.

Разновидности

Исходя из состава, утеплитель может быть следующим:

Каждый тип имеет свои особенности и область применения. Далее разберем, для чего предназначен каждый вид ППУ.

1. Жесткий

Жесткий утеплитель обладает закрытой ячейкой и высокой плотностью. Пенополиуретан используется практически во всех областях, так как он обеспечивает высокую тепло- и звукоизоляцию. Его применяют для наружного утепления зданий, таких как частные дома, бани и склады.

При нанесении ППУ формируется сплошной слой без швов. В ходе химической реакции слой постепенно увеличивается в объеме. Данный материал прекрасно сцепляется с множеством различных поверхностей:

• металлические конструкции;
• штукатурка;
• блоки и кладка из кирпича;
• рубероид;
• дерево;
• бумажные изделия.

Жесткий ППУ изготавливается в нескольких формах. Листы используются на горизонтальных и плоских поверхностях, в то время как скорлупа применяется для изоляции трубопроводов.

Этот тип пенополиуретана применяют в постройках, где высокая влажность, как например, в холодильниках или бассейнах. Данный материал также стойко переносит механические нагрузки, что делает его идеальным для утепления фасадов и фундаментов.

2. Открытоячеистый (мягкий)

Этот тип в основном используется для звукоизоляции и может вспениться до 100 раз. Для его эффективной эксплуатации в качестве утеплителя требуется установка пароизоляции с внутренней стороны помещения и ветрозащиты с внешней стороны. Открытоячеистый пенополиуретан более чувствителен к влаге и способен впитывать её, в отличие от жесткого ППУ. Его плотность обычно составляет от 10 до 15 кг/м³. Этот утеплитель находит применение в устройствах мансард, стеновых перекрытий и ограждающих конструкциях зданий изнутри. Он также обладает способность «дышать».

3. Заливочный

Заливочный пенополиуретан также имеет два вида: с открытой и закрытой ячейкой. Ключевое требование для заливки ППУ – обеспечивать минимальное расстояние между заливочными поверхностями, не менее 5 см. Если это условие не соблюдается, существуют риски распереть стены. Заливочный ППУ характеризуется постепенным вспениванием, которое занимает около 20 секунд. Этот метод является идеальным выбором для тех, кто предпочитает избежать демонтажа и установки утеплителя.

ППУ с закрытой ячейкой имеет иную структуру. Внутри него располагаются изолированные друг от друга ячейки, что создает эффект, напоминающий твердую губку с застывшими пузырьками воздуха.

Данный тип пенополиуретана регистрирует самый низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет эффективно удерживать тепло. Кроме того, ППУ быстро прилипает к любой поверхности: будь то стекло, металл, дерево или кирпич.

Важно! Какой тип пенополиуретана предпочтительнее? Открытая ячейка более подходит для звукоизоляции, чем для теплоизоляции. Данный тип имеет более высокий коэффициент теплопроводности по сравнению с закрытой ячейкой. Тем не менее, утепление открытоячеистым ППУ также возможно, но в этом случае его толщина должна составлять минимум 15-20 см и требуется дополнительное покрытие для гидроизоляции. В противном случае материал будет поглощать влагу, что приведет к утрате его эффективных свойств.

Дополнительно, закрытая ячейка плотностью 50-60 кг/м³ рекомендуется использовать в ситуациях, когда есть вероятность затопления, так как её жесткая структура не позволит влаге проникнуть внутрь помещения.

Характеристики и свойства

Пенополиуретан пользуется высоким спросом благодаря следующим характеристикам:

1. Теплопроводность. Этот показатель отражает, насколько тепло проходит через материал за единицу времени. Коэффициент теплопроводности ППУ (λ = 0,02 Вт/м·К) в разы ниже, чем у любого другого утеплителя. Например, у минеральной ваты коэффициент теплопроводности составляет λ = 0,045 Вт/м·К, а у пенополистирола (ППС) — 0,035 Вт/м·К. Низкий коэффициент теплопроводности является отличительной чертой высокоэффективного утеплителя. Соответственно, конструкции, утепленные пенополиуретаном, оказываются наиболее финансово выгодными с точки зрения затрат на отопление и служат надежной защитой от холода.
2. Плотность. Плотность пенополиуретана может варьироваться от 8 до 70 кг/м³. Область применения зависит от этой характеристики. Для внутренней теплоизоляции подходят материалы с плотностью от 8 до 20 кг/м³, а для наружного утепления —плотностью 30-45 кг/м³. Закрытоячеистый ППУ является наиболее универсальным и используется приблизительно в 80% практических случаев.
3. Паропроницаемость. Показатель паропроницаемости пенополиуретана — 0,05-0,06 мг/(м·ч·Па). Это значение достаточно для удаления лишней влаги и сохранения тепла. Паропроницаемость — это спорный параметр, так как теплоизоляционные характеристики ППУ зависят от его способности пропускать воздух. Идеальный утеплитель не должен позволять воздуху проходить вообще. Однако, если коэффициент паропроницаемости будет слишком высок, материал начнет впитывать водяные пары, что приведет к набуханию и постепенной потере его свойств. Кроме того, может возникнуть угроза появления грибов и плесени. Поэтому коэффициент паропроницаемости должен быть оптимальным, что и наблюдается у пенополиуретанов.
4. Гигроскопичность. Для определения уровня влагопоглощения материала используется следующий метод: сначала взвешивают сухой утеплитель, затем подают пар, а после снова взвешивают. Установлено, что минеральная вата удерживает до 18% влаги, пеноизол — 13%, а пенополиуретан — всего 1-2%. Это свидетельствует о низкой гигроскопичности ППУ. Таким образом, помещение не будет подвержено промерзанию, и на стенах не образуется плесень.

В таблице ниже представлены сравнения характеристик различных утеплителей:

Средняя плотность (кг/м³)

Коэффициент теплопроводности (Вт/м·К)

Заливка формованных изделий ППУ

Когда компоненты смешиваются без доступа воздуха, получается монолитная ровная струя, которую можно впрыснуть в ограниченную полость. Этот процесс называется заливкой пенополиуретана. Для его осуществления необходимо использовать заливочную головку (показана на фото ниже в работе и в увеличенном виде).

Заливка ППУ в форму	Заливочная головка

Экономичность — вот основная особенность данной технологии. Достаточно покрыть дно формы смесью компонентов, и через 20-25 секунд композиция увеличивается в объеме, заполняя всё пространство. К тому же, заливка позволяет получать изделия любых форм.

Благодаря этому, заливка ППУ открывает возможности для производства широкого ассортимента продукции, такой как:

• теплоизоляционные скорлупы;
• плиты, сэндвич-панели, панели с облицовкой, термопанели;
• термолари, элементы холодильников;
• терки, багеты, лепнина;
• элементы мебели;
• пчелиные улья;
• элементы вентиляции и системы кондиционирования.

… и многое другое!

Скорлупы и мебельный декор в формах	Декор для интерьера
Строительные терки	Теплоизоляционные плиты
Скорлупы	Полуцилиндры
Плита с облицовкой (элемент кровли)	Форточка (элемент системы вентиляции)
Панель с клинкерной плиткой

Ещё одно перспективное направление — это производство утепленного ППУ-бруса, которое уже давно зарекомендовало себя за границей. Между двумя досками заливается пенополиуретан, который, расширяясь, сшивает эти доски. В последствии обработка на станке позволяет добиться имитации бревен. Главное преимущество: брус толщиной 150 мм по теплопроводности соответствует настоящему бревну толщиной 800 мм, при этом дом, построенный из такого бруса, оказывается легче, дешевле и теплее.

Утепленный брус

Какой ППУ лучше для дивана-кровати

При выборе дивана с наполнителем из пенополиуретана важно учитывать вес пользователей и частоту использования: чем выше эти параметры, тем плотнее должен быть пенополиуретан или любой другой наполнитель дивана.

На фото: интерьер гостиной в квартире площадью 34 кв.м в Санкт-Петербурге. Рум-тур, героиня и дизайнер: Екатерина Белоконь (@bmrent_apartments); фотограф: Максим Максимов

Для недорогих диванов — стандартный ППУ

Стандартный ППУ (ST) представляет собой оптимальное сочетание плотности, жесткости и цены, благодаря чему он является универсальным вариантом для бюджетных моделей: он может выступать как самостоятельный наполнитель (складывается непосредственно на каркас), а также работать совместно с пружинами змейка или мебельным ремнем для создания более комфортного сидения. В результате получается достаточно жесткий, но надежный вариант для сидений.

Примеры диванов с наполнением ППУ ST на divan.ru

Для общественных пространств — ППУ повышенной жесткости

ППУ повышенной жесткости (HL и EL) способен выдерживать большие нагрузки, чем стандартный ППУ, но в то же время сидеть на них может быть несколько неудобно. Чаще всего такие наполнители используются в мебели, подверженной интенсивной эксплуатации, например, в бизнес-приемных и залах ожидания.

• На фото 1: интерьер груминг-салона площадью 55 кв.м в Москве. На снимке диван Тилар, журнальный стол Милтон, стеллаж Копенгаген и кресло Пайл – все от divan.ru. Дизайнер: Виктория Королева; фотограф: Роман Алексеев
• На фото 2: интерьер центра репродукции площадью 1000 кв.м в Москве. На фото диван Боско-2 и кресло Боско — все divan.ru. Дизайнеры: Юнна Лукинских и Лаура Кузнецова; фотограф: Роман Алексеев

Для обволакивающего эффекта — мягкие ППУ

Мягкие (S) и сверхмягкие эластичные пены (HS) обладают ограниченной несущей способностью (до 60 кг), поэтому встречаются в основном в обычных моделях диванов, кресел и кушеток. Чаще всего мягкие ППУ используются для создания верхнего слоя в диванах или матрасах, обеспечивая мягкую и амортизирующую поддержку — создавая обволакивающий эффект, и являются наполнителями для мягких декоративных элементов, таких как подушки или изголовья.

Примеры диванов с обволакивающим эффектом на divan.ru

Что еще следует учесть при выборе дивана с наполнителем из ППУ?

Ваш будущий диван во многом зависит не только от типа наполнителя, но и от метода производства ППУ: листовой или литой.

Когда важна цена — листовой ППУ

Листовой (или блочный) ППУ производится в стандартных листах или больших блоках, из которых в мебельном цехе нарезаются листы нужной толщины. При изготовлении дивана составляют комбинацию из листов нужной зрелки, нарезают их и склеивают, чтобы добиться нужной формы изделия. Данная методика позволяет производить диваны быстрее и дешевле, чем в случае использования литого ППУ.

Разглядеть самостоятельно, какой именно ППУ использовался при изготовлении дивана, невозможно, но эту информацию можно уточнить у производителя или продавца

Когда нужен интересный дизайн — литой ППУ

Литой (или формованный) ППУ изготавливается с учетом формы и размеров конкретного изделия. Подушка сразу имеет необходимую форму, предусмотренную конструкцией. Формованный пенополиуретан позволяет создавать мебель любой нестандартной формы, часто используется для наполнения подушек дивана. Из-за корки, образующейся на поверхности, литой ППУ с трудом пропускает воздух, поэтому воспринимается как более упругий (жесткий) по сравнению с листовым.

При одинаковых марках и плотности, литой ППУ служит дольше, так как имеет закрытый контур и лучше противостоит нагрузкам

Когда важна мягкость — с открытыми ячейками

ППУ с открытыми ячейками является более мягким и быстро восстанавливает первоначальную форму. Когда мы садимся на диван, воздух из ячеек выходит, а когда встаем — возвращается, позволяя наполнителю восстановиться.

Для людей с больших весом — ППУ с закрытыми ячейками

ППУ с закрытыми ячейками отличается большей жесткостью и упругостью. Под нагрузкой такие ячейки удерживают воздух, не позволяя ему выходить наружу. Пена сопротивляется, благодаря чему человек не проваливается в сиденье.

Пенополиуретан для диванов представлен с разнообразным диапазоном плотности и жесткости, что дает возможность производителям мебели создавать наполнители для матрасов с различными характеристиками — от очень мягких до очень жестких. Комбинации наполнителей, которые хорошо зарекомендовали себя на практике, подробно обсуждаются в статье «Какой выбрать наполнитель для дивана — от вашего бюджета и целей».

Кроме того, при заказе мягкой мебели на сайте divan.ru есть возможность выбрать наиболее подходящий наполнитель для модели. Например, на изображении ниже представлена модель, которую можно изготовить как со стандартным ППУ, так и с независимым пружинным блоком — фактически, ортопедическим матрасом.