Особенности утепления напыляемой ППУ (пенополиуретан)

Медленно, но россияне все же прощаются с малогабаритными квартирами в хрущевках, где 3-х комнатная квартира чаще меньше по площади, чем современная однокомнатная. Все больше появляется и больших по площади частных домов. При этом речь идет не только о коттеджах в элитных поселках. Вместе с увеличением площади жилища возрастают и затраты на отопление. Сэкономить домашние финансы может грамотно проведенная теплоизоляция всех конструктивных элементов здания, в связи с чем к выбору утеплителя хозяева жилья подходят очень ответственно. Ведь малейшая ошибка чревата неприятными последствиями в будущем.

Учитывая повышенное внимание потребителей к теме теплоизоляционных материалов, редакция сайта StroyGuru подготовила цикл статей о современных видах утеплителей, их характеристиках, преимуществах и недостатках, лучших производителях. В данной работе расскажем все про утеплитель пенополиуретан, его жидкой версии, которая среди строителей зовется сокращенно — ППУ.

Что такое пенополиуретан

На строительном рынке стремительно расширяет свою нишу новый для России вид утеплителя — ППУ. Слабое знание характеристик материала, агрессивная реклама производителей и антиреклама конкурентов привели к тому, что вокруг этого материала полно мифов и домыслов, среди которых теряются не только простые потребители, но и профессиональные строители.

Так выглядит вспененный двухкомпонентный полиуретан.

Проблемы начинаются с терминологии. Под утеплителем ППУ многие понимают знакомый всем с детства поролон. Но это мягкая и очень эластичная разновидность пенополиуретана, которым в здании можно утеплить входные двери, но не конструктивные элементы. Настоящий утеплитель имеет жидкую форму.

Но и здесь потребители и специалисты допускают неточности, считая простую монтажную пену таким же утеплителем ППУ. На первый взгляд они правы: оба материала из пенополиуретана. Но разница все же есть и существенная. Утеплитель ППУ состоит из двух компонентов: «А» — полиола и «В» — полиизоционата. Смешиваясь, они вступают в реакцию синтеза полимера с выделением углекислого газа. В результате получается вспененный, с жесткой структурой и закрытыми ячейками материал. ППУ можно купить в бочках или заранее заправленных баллонах.

Монтажная пена состоит из одного компонента, который на воздухе вступая в контакт с парами воды (поэтому и существует рекомендация смачивать поверхность перед нанесением пены) и кислородом полимеризируется, создавая открытые ячейки застывшей пены. Отсюда и совершенно другие физико-технические показатели. Чтобы было понятно о чем речь, приведем таблицу с основными характеристиками материалов.

Таблица 1. Основные показатели ППУ и монтажной пены.

Один из видов пенополиуретана – монтажная пена.

Следующий миф — утеплитель новый, малоизученный. Поэтому лучше отдать предпочтение хорошо проверенному, пусть и не лучшему, теплоизолятору.

Действительно, в России этот тип утеплителя стал применяться только со средины 90-х годов прошлого столетия. Свою нишу он отвоевывает с трудом, так как потребители по прежнему отдают предпочтение традиционным утеплителям: керамзиту, стекловате и вате из волокон базальта.

Позднее появление ППУ в странах СНГ вовсе не означает, что в странах Европы и Северной Америки он появился в то же время. Там он известен с конца 30-х годов ХХ века (изобрел немецкий химик Отто фон Байер). Сегодня львиную долю рынка утеплителей в США и Европе как раз и занимает двухкомпонентный пенополиуретан.

О вопросе определения качества состава

При работе очень важно использовать правильные компоненты продукции, произведенные проверенными компаниями. Есть много подделок и далеко не все производители соблюдают рецептуру. Потому так важно работать с одним подрядчиком и установить серьезный входной контроль.

Статистика неутешительна – в России около 80% поставляемого ППУ не приспособлено к климатическим условиям страны. Это говорит о том, что требуемые показатели изоляции так и не будут достигнуты, а скорость распространения эрозии сильно увеличится.

При работе с пенополиуретаном нужно не только руководствоваться перечисленными документами и требованиями, но и запрашивать у подрядчика дополнительный набор бумаг. Среди них есть такие, как:

• Данные по «испытаниям в стакане» для определения кажущейся плотности вспенивания.
• Параметры кажущейся плотности для уже распыленного ППУ.
• Протокол, составленный по итогам проведения испытаний на уровень теплопроводности.
• Запротоколированные данные по проверке адгезии.
• Протокол, указывающий данные проверки уровня водопоглощения. Сведения об уровне паропроницаемости, установленными в ходе проверки и внесенные в официально заверенный протокол.
• Пакет документов дополняется сертификатами – пожарным, гигиеническим, на соответствие. Запрашивается и паспорт качества.

Рекомендуем запрашивать прайс с указанием стоимости компонентов смеси именно в рублях, а не в условных единицах, как это делают недобросовестные подрядчики.

Характеристики

Нет ясности и в характеристиках материала.

Теплопроводность

Рекламируя свой товар, продавцы указывают очень низкие показатели теплопроводности ППУ. Редко, но можно встретить коэффициент 0,017 Вт/(м×°К), чаще — 0,020-0,022 Вт/(м×°К). Но это из области фантастики. Даже в условиях лаборатории, где можно выполнить все требования по качеству компонентов и их рецептуре, редко удается получить показатель теплопроводности 0,022 Вт/(м×°К).

Близкие значения достигаются только с применением фреона r141b в качестве пенообразователя, который в Европе запрещен к применению (поэтому и не выпускается). Использование других пенообразователей повышает значение коэффициента, в связи с чем в европейских странах теплоизоляционный слой с теплопроводностью в 0,028 Вт/(м×°К) считается высококачественным.

В России реальными являются цифры 0,030-0,035 Вт/(м×°К) (конкретное значение зависит от опыта исполнителей).

Однако, потребителям не стоит расстраиваться. Даже при нарушении технологии фактическая теплопроводность утеплителя заслуживает уважения, так как является одной из лучших и сопоставима с базальтовой ватой.

Плотность

От плотности утеплителя зависят прочность на изгиб (хрупкость), весовая нагрузка на конструкции и теплоизоляционные свойства.

Двухкомпонентный, с закрытыми ячейками ППУ, можно получить различной плотностью, объединенной в 3 группы.

• 1 группа. Низкая плотность — 28-32 кг/м3. Основная сфера применения потолки и стены изнутри помещения, на которые материал наносится тонким слоем. Коэффициент теплопроводности от 0,028 до 0,032 Вт/(м×°К). Паропроницаемость на уровне древесины — 0,05 мг/(м*ч*Па), что позволяет, правда условно, после детальных расчетов, использовать ППУ для утепления стен деревянных домов (о проблеме чуть ниже).
• 2 группа. Средняя плотность — 32-40 кг/м3. Классический представитель вида. Компоненты продаются раздельно, в баллонах. Используется для утепления всех конструктивных элементов здания. Имеет наименьший процент влагопоглощения среди всех видов утеплителей.
• 3 группа. Высокая плотность — 40-80 кг/м3. Добиться такой плотности с помощью переносного оборудования теоретически можно, но практически неосуществимо. Применяется в местах с высокой механической нагрузкой на теплоизоляционный слой, но только после специальной обработки поверхности, которую специалисты называют бронированием.

Срок службы

Производители ППУ считают свою продукцию долговечной, со сроком службы 30-50 лет. Такие цифры подтверждает и опыт использования этого утеплителя в США и Европе. Однако в России, в первые годы применения новинки, столкнулись с тем, что с фасадов многоэтажных домов утеплитель начал отваливаться пластами через 5-6 лет эксплуатации.

Вначале корень зла видели в плохой адгезии ППУ со стеновым материалом. Когда отставание приняло массовый характер, проблему начали изучать всерьез, обратились к западному опыту. Оказалось, что причина находится в совершенно другой плоскости — солнечные лучи. Материал не переносит ультрафиолетовое облучение, стареет или на языке ученых: подвержен УФ деструкции. При этом скорость старения составляет около 1 мм в год.

Самый страшный враг пенополиуретана – солнце.

Простая окраска утеплительного слоя стойкой к выгоранию краской или мастикой уберегает материал от деструкции, продлевая срок службы до 30 лет при открытом фасаде. Если же утепленный фасад отделан сайдингом или керамогранитом, о безопасности утеплителя вообще можно не беспокоится.

Адгезия

У вспененного полиуретана прекрасное сцепление со всеми видами строительных материалов, за исключением полиэтиленовой пленки. К примеру, для того, чтобы оторвать полимеризованный утеплитель от бетона, придется приложить усилие не менее 2,5 кг/см2, а стали — 1,5 кг/м2. Это очень большие цифры. Недаром лучшие виды клея на полиуретановой основе. Но такая адгезия возможна лишь при условии, что напыление утеплителя проводилось на чистую и сухую поверхность.

Не удержится утеплитель на побелке и «бухтящей» штукатурке — отвалится вместе с ними при незначительных механических нагрузках из-за малой прочности на изгиб.

Кажущаяся плотность — должна соответствовать минимальному значению коэффициента теплопроводности

«Кажущаяся плотность» указывает на содержание полимера в пенопласте и является важным параметром макроструктуры. Кажущуюся плотность определяют по ГОСТ 409-77. Она помогает понять соотношение основного вещества и газа, в зависимости от веса продукции.

На рисунке ниже, представлена зависимость коэффициента теплопроводности пенопластов от их кажущейся плотности. Она более сложная, чем прямая, вопреки мнению большинства специалистов:

Еще один важный показатель – степень замкнутости ячеек — определяется объемным содержанием открытых и закрытых пор в образце. Как было сказано, чем больше у ППУ закрытых ячеек, тем ниже его теплопроводность за счет высокой концентрации газа.На рисунке выше показано – минимальный коэффициент теплопроводности не соответствует наименьшей кажущейся плотности. Поэтому для экономии нужно применять полимерные материалы той кажущейся плотности, которая соответствует минимальному значению коэффициента теплопроводности.

Плюсы и минусы

Наиболее дискуссионным среди специалистов и потребителей является вопрос: какие плюсы и минусы утепления ППУ. Именно здесь много мифов и домыслов.

Рассмотрим вначале положительные стороны, которые не вызывают сомнения. Это:

• высокие теплоизоляционные свойства — утеплитель имеет один из лучших показателей теплопроводности;
• долговечность — срок эксплуатации не менее 30 лет;
• хорошая адгезия со всеми видами стеновых материалов;
• отсутствие швов — утеплитель напыляется сплошным ковром, в результате чего нет мостиков холода;
• экологичность материала — проблемы существуют только в момент нанесения, когда в процессе химической реакции выделяется углекислый газ. После завершения полимеризации ППУ становится полностью безопасным, так как в его составе нет летучих компонентов;

Пенополиуретан – экологически чистый продукт.

• самозатухание — не поддерживает процесс горения;
• малый вес, не создающий серьезных нагрузок на конструкции здания;
• возможность нанесения на самые сложные по геометрии поверхности;
• низкий уровень поглощения воды. Среди утеплителей — безусловный лидер;
• проявляет инертность практически ко всем веществам, используемым на бытовом уровне;
• не служит базой для размножения микроорганизмов;
• широкий диапазон температуры, в котором возможна эксплуатация — от -160 до +150oС;
• универсальность — можно утеплять снаружи и изнутри здания, чердак, стены, пол и потолок.

Однако, среди плюсов и минусов утепления пенополиуретаном есть и мифы.

• Служит отличным звукоизолятором. Имея закрытую ячеистую структуру и малый вес, пенополиуретан не может ни отражать, ни поглощать звуковые волны. Его шумоизоляционные свойства при утеплении металлических ангаров проявляются совсем по другой причине: приклеившись к металлу, материал не дает последнему возможности резонировать. А это совершенно другие принципы подавления шума, которые в квартирах и домах не работают.
• Не трогают мыши и крысы. Такой вывод делается на основании того факта, что полимер не переваривается в желудке грызунов. Но при этом упускается из виду то, что ходы в утеплителе грызуны делают с удовольствием.
• Использование ППУ позволяет сэкономить на паро- и гидроизоляции. Во-первых, такое утверждение относится только к высокоплотным материалам, а к средним по плотности условно. Во-вторых, при намокании во время прямого контакта с водой, сохнет очень долго. В этом случае утверждение о стойкости против плесени и грибка не работает — зафиксированы неоднократные случаи появления на поверхности колоний микроорганизмов. В-третьих, низкая паропроницаемость становится проблемой при наружном утеплении ячеистых материалов (газосиликатные и газобетонные блоки) и деревянных стен (более подробно о проблеме чуть ниже).
• Процесс нанесения утеплителя быстрый и простой. На счет быстрый, спорить сложно. Действительно, время утепления напылением пенополиуретана самое короткое по сравнению с другими утеплителями. А вот насчет простой технологии — миф. Нужны знания и высокая квалификация, иначе не получится нанести равномерный по толщине и сплошной, без швов, слой утеплителя.

Среди слабых сторон:

• интенсивное старение под воздействием солнечных лучей, что требует обязательной защиты утеплителя на фасадах;
• отсутствие паропроницаемости создает проблемы при утеплении деревянных стен и газонаполненных блоков снаружи, так как слой утеплителя смещает точку росы из толщи стены на ее поверхность. Внутри помещения в морозный день уровень влажности в несколько раз выше. Поэтому молекулы пара стремятся на улицу. Свободного отвода нет — препятствует ППУ. В результате образуется конденсат на стыке утеплителя со стеной. Дерево преет, пено- и газоблоки разрушаются образовавшимися кристаллами льда. При утеплении стен изнутри такой проблемы нет, как раз из-за низкой паропроницаемости утеплителя — влажному воздуху из помещения перекрывается доступ к точке росы, а сухого морозного воздуха недостаточно для образования конденсата;

Утепление деревянных стен ППУ – сомнительный метод теплоизоляции.

• сложная технология, из-за чего утепление ППУ своими руками невозможно;
• отсутствие устойчивости против грызунов. Материал не является кормовой базой и средой обитания мышей и крыс, но они с легкостью проделывают в нем ходы;
• невозможность устройства вентиляционного зазора, что требует сложных инженерных расчетов толщины напыляемого слоя — требуется для вывода точки росы с поверхности стены;
• необходимость использования специального оборудования;
• высокая стоимость материала и теплоизоляционных работ;
• невозможность сделать точный расчет расхода компонентов — даже у опытных специалистов толщина термослоя может колебаться в пределах 3-8 см;
• необходимость строго выполнять инструкцию по утеплению. Малейшие отклонения ведут к ухудшению теплоизоляционных свойств утеплителя;
• под сдавливающими нагрузками резко растет теплопроводность.

Особенности утепления напыляемым ППУ

Утепление разных видов ограждающих поверхностей проходит не одинаково. И хотя процесс напыления отличий не имеет, подготовительные и завершающие работы проходят по-разному.

Общие требования

Установка для ППУ
Есть общие правила подготовки поверхности и условия напыления ППУ:

• Утепляемая поверхность должна быть чистой, свободной от: пыли, осыпающихся участков, следов масла, жировых пятен, отслаивающейся краски.
• Пористые минеральные поверхности рекомендовано обрабатывать грунтовкой.
• Металлические поверхности необходимо очистить от ржавчины, обезжирить и загрунтовать.
• При использовании профессиональных (двухкомпонентных) установок напыления, влажность основания рекомендована следующая: для бетона и кирпича — 4-5%, для дерева — 12%. При необходимости поверхность сушат сжатым воздухом.
• При использовании бытовых готовых аэрозольных смесей поверхность предварительно слегка увлажняют.
• Рекомендованная рабочая температура воздуха — +18-25°С.
• Минимальная температура воздуха и поверхности — +10 °С. Снижение температуры до +5°С увеличивает расход пены на 10% выше обычного.
• Работы на открытом воздухе должны проводиться в безветренную погоду. Если ветер сносит факел напыляемого материала, работы останавливают.
• Поверхность утепляют в несколько слоев. При расчете достаточной толщины утеплителя, надо учитывать сминаемость нижних слоев под действием верхних.

Область применения

Жидкий двухкомпонентный пенополиуретан служит прекрасным утеплителем для любых конструктивных элементов каркасных, кирпичных, блочных и панельных зданий, так как малый вес не создает серьезных механических нагрузок на конструкции дома, в том числе и облегченные.

Хорошая адгезия ППУ со всеми строительными материалами позволяет напылять утеплитель на вертикальные и наклонные поверхности: фасады, кровлю, стены внутри дома, потолок. Прекрасные теплоизоляционные свойства в купе с достаточно высокой влагостойкостью делают привлекательным этот вид утеплителя при термоизоляции дачных домиков, мансарды, балкона, пола (по лагам). Низкий уровень влагопоглощения — фундамента.

Внимание: использование материала под сдавливающими нагрузками сводит эффект теплоизоляции к нулю, в связи с чем ППУ не напыляется под стяжку и «мокрый фасад».

Используется утеплитель из пенополиуретана и в других отраслях. Им утепляют морозильные камеры, напыляют на трубы теплосетей. В последнее время в промышленном строительстве стали использовать готовый листовой материал для сэндвич-панелей, когда жидкий ППУ в заводских условиях заливается в формы.

Степень замкнутости ячеек — чем больше закрытых ячеек, тем лучше

Важно знать связь между коэффициентом теплопроводности и диаметром ячеек, созданных внутри ППУ. Прямое соотношение показано на рисунке 2. Чем меньше диаметр ячеек, тем меньше коэффициент теплопроводности.

Интересная особенность ППУ заключается в понижении теплопроводности вместе с понижением температуры окружающей среды, потому что газ внутри ячеек охлаждается и становится более разряженным. Так, мелкоячеиистый пенополиуретан со средним коэффициентом теплопроводности 0,025 Вт/м·К при понижении температуры резко улучшает свои теплоизоляционные свойства. Это важная особенность для условий российского климата, потому что когда на улице становится холоднее, ППУ пропускает меньше тепла.

Теплопроводность пенополиуретана снижается с уменьшением кажущейся плотности. Оптимальным считается показатель плотности р = 40 – 60кг/м3.

Производители и цены

Лучшими производителями пенополиуретана специалисты называют компании:

BASF Polyurethanes GmbH. Немецкая является лидером в области производства полиуретанов. В линейке продукции и ППУ. В России совместно с ОАО «Нижнекамскнефтехим» создали предприятие «Эластокам» по выпуску компонентов для ППУ.

Yantai Wanhua Polyurethanes Co., Ltd. Китайский производитель с высококачественной линейкой пенополиуретанов.

SYNTHESIA INTERNACIONAL S.L.U. Испанское химическое предприятие SYNTHESIA INTERNACIONAL S.L.U. выпускает пенополиуретан с 2008 года. Продукция нашла своего покупателя во многих странах мира, в том числе и в России.

Цена у всех производителей около 650$ за 1 м3.

Токсичность

Заказчики задаются вопросами о степени токсичности материала. Продукт является токсичным только на этапе производства из-за токсичности исходного компонента — полиизоцианата. После застывания массы, она не представляет опасности.

О том, насколько низка опасность для человека, говорит применение ППУ в медицине (хирургическая вата, повязка для ран).

Вопрос о потенциальном биологическом воздействии на пенополиуретан поднимается также часто. Ученые отмечают, что больше всего опасности разрастания грибка или скопления других микроорганизмов, наблюдается в продукции с открытыми ячейками, при установке во влажных и теплых помещениях. В случае с закрытоячеистыми разновидностями, степень защиты будет намного выше.

Технология нанесения

Самый распространенный метод утепления пенополиуретаном — напыление на конструктивные элементы здания.

ППУ напыляется на стены.

Но есть и другой способ — заливка, для которой требуется закрытое со всех сторон пространство. Используется в основном на заводах по выпуску сэндвич-панелей.

Заливка ППУ.

На пол

Перед напылением утеплителя на основании пола ведутся подготовительные работы, включающие в себя: удаление старой стяжки, ремонт бетонного основания (в деревянном доме восстанавливается черновой пол), гидроизоляцию перекрытия или чернового пола. Более подробно подготовительный процесс изложен в материале «Подготовка пола к заливке стяжки».

На подготовленную поверхность монтируется обрешетка под ламинат, паркет, линолеум или лаги под половицы. При этом и рейки обрешетки, и лаги должны быть выше утеплителя на 20-30 мм. Зазор необходим для обеспечения вентиляции.

На стены

Технология утепления фасада и стен изнутри помещения одна и та же. Состоит из последовательных операций:

1. с поверхности стен убирается старая отделка (как ее быстро убрать, можно посмотреть в работе «Выравнивание стен под покраску»);
2. монтируется обрешетка;
3. напыляется пенополиуретан. При этом особое внимание необходимо уделить углам, щелям и пустотам;
4. ножом подрезаются участки с выступающим утеплителем (легко обнаружить правилом);
5. на обрешетку крепится гипсокартон под отделку обоями, покраску или декоративную штукатурку.

На потолок

Утепление потолка ППУ проводят под навесной или натяжной потолок. В этом случае с поверхности плиты перекрытия убирается старая отделка, после чего тонким слоем наносится пена (обрешетка не требуется).

На кровлю

Крыша — одно из немногих мест в доме, где работы по утеплению пенополиуретаном можно выполнить самостоятельно. Для этого необходимо купить специальные комплекты с 2-мя небольшими баллонами и распылителем. В емкостях залиты исходные реактивы, а распылитель необходим для смешивания компонентов. Но до начала работ нужно просчитать финансовые затраты, чтобы крыша в прямом смысле слова не оказалась золотой.

Полупрофессиональный комплект для утепления ППУ.

Подготовка кровли к утеплению простая: поверхность обеспыливается и сушится. ППУ наносится изнутри между стропилами. После отвердевания пены, теплоизоляционный слой закрывается листами фанеры или ОСБ.

Схема утепления крыши ППУ.

Редакция портала СтройГуру.Ком постаралась объективно рассказать о таком неоднозначном утеплителе, как ППУ. Имея полную информацию о материале, можно сделать осознанный выбор и избежать ошибок.

О каталитических смесях

При проведении работ по напылению, важно подобрать правильные каталитические смеси. Распространены третичные амины с высоким уровнем активности. Они смешиваются с другими аминными катализаторами. Это помогает сильно повысить реакционную способность.

Специалист должен обращать внимание на степень концентрации катализатора. Если она слишком низкая, тогда весь напыленный слой будет постепенно стекать по поверхности. Это создает наплывы, проблемы с выравниванием покрытия.

Основные обязанности подрядчика

Если вы проводите работы с ППУ, стоит учитывать несколько требований:

• В выполнении работ нужно строго придерживаться правил использования для конкретной рецептуры.
• Все технологические процессы по работе должны заноситься в специальный журнал.
• Толщина напыления ППУ рассчитывается на основании предоставленной производителем документации по рецептуре и другим параметрам.

Лица, ответственные за выполнение работ должны предоставлять отчет обо всех используемых процессах, чтобы специалисты могли на раннем этапе определить потенциально опасные отклонения.

Способы монтажа

Напыление теплоизоляционного покрытия из ППУ – быстрый и качественный способ монтажа. Для успешного напыления теплоизоляции необходимы:

• Сухая чистая рабочая поверхность;
• Отсутствие атмосферных осадков (дождь, снег, туман);
• Ветер не сильнее 5 м/сек;
• Температура рабочей поверхности от +10оС;
• Температура смеси +18-25оС;
• Толщина напыляемого слоя 3-5 см.

Работа проводится в защитном костюме и маске, в проветриваемом помещении, начиная с труднодоступных участков (трубы, люки вентиляции и т.п.). Напыляемый слой за один проход составляет около 15 мм, для надежного утепления поверхность обрабатывают несколько раз.