Наши контакты:
тел.: (495) 979-27-29

 
 
Главное меню
О компании
Главная
Продукция
Услуги
Новости
Сертификаты
Энциклопедия труб
ППУ (пенополиуретан)
Производство компании
Технология производства труб ППУ
тематические выставки
 
Глоссарий
Канализационный коллектор - трубопровод наружной канализационной сети для сбора и отвода сточных вод.
 


ППУ (пенополиуретан)

В России эксплуатируются изношенные трубопроводные системы теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения. По оценкам специалистов требуют срочной замены минимум треть имеющихся трубопроводов тепловых сетей. Помимо изношенных труб мы имеем преобладание устаревших и зачастую просто разрушившихся теплоизоляционных материалов, не отвечающих по своим теплофизическим характеристикам современным требованиям. Результатом этого положения является крайне высокий процент тепловых потерь (по некоторым оценкам до 30%) отпускаемого тепла на изношенных сетях, что эквивалентно примерно 60 - 80 млн. тонн у.е.т. в год, или сотням млрд. рублей потерь ежегодно.

В связи с этим особую актуальность приобретает проблема выбора современного теплоизоляционного материала для строящихся новых трубопроводов.

Мировая практика применения трубопроводов с длительным сроком эксплуатации и низкими показателями тепловых потерь в странах, климатические условия в которых схожи с российскими (Канада, США, скандинавские страны), свидетельствует об эффективности применения в России предварительно изолированных пенополиуретаном (ппу) трубопроводов. Примерно десятилетний опыт использования в России труб ппу подтверждает их надежность и высокие эксплуатационные качества в случае соблюдения технологии производства, требований по перевозке и монтажу.

Пенополиуретан (ппу) является неплавкой термореактивной пластмассой с ярко выраженной ячеистой структурой. Только 3% от объема пенополиуретана занимает твердый материал, образующий каркас из ребер и стенок. Эта кристаллическая структура придает материалу механическую прочность. Остальные 97% объема занимают полости и поры, заполненные газом с чрезвычайно низкой теплопроводностью, причем доля замкнутых пор достигает 90-95%.

Пенополиуретан - это двухкомпонентная система, состоящая из:

1) полиольного компонента (компонент А), содержащего полиолы, катализаторы, стабилизаторы и вспениватель,

2) изоционатного компонента (компонент Б), содержащего полимерный дифенилметандиизоционат (ПМДИ).

В 1990 году объем производства полиуретанов в мире составил 5 млн. тонн. При этом производство жестких пенополиуретанов составило примерно 1,5 млн. тонн, из которых 40% пошло на изготовление изоляционных плит, 30% - на изготовление строительных панелей и еще 30% - на теплоизоляцию трубопроводов и напыление.

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ППУ

В настоящее время к полиуретанам относят широкий спектр полимеров с отличающимся химическим составом и строением, но содержащих уретановые группы NHCOO-. История возникновения полиуретанов началась в 30-е годы в США. Карозерс (США) исследовал синтез полиамидов. В результате в концерне "Farbenindustrie" (Германия) начались работы по созданию полимерных материалов, подобных полиамидам. В 1937 году всемирно известный ученый Байер (Германия) с сотрудниками синтезировали полиуретановые эластомеры взаимодействием диизоцианатов с различными гидроксилсодержащими соединениями. На основе этих композиций были получены пенополиуретаны. Основная цель исследователей того времени заключалась в необходимости найти заменитель стратегическим видам сырья – натуральному каучуку, стали или пробке. 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. В СССР исследования в этом направлении были начаты в 60-х годах. Велись работы в институтах АН СССР, в ряде вузов и НИИ.

Пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он плавится только в зоне открытого воздействия пламени. Именно эта способность ппу стала причиной широкого применения данного материала в 50-х годах XX столетия в сфере ВПК развитых стран. Разветвленная ячеистая структура ппу 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 ппу служит в качестве пассивной защиты от воздействия зажигательных снарядов. Изоляция оплавится в месте поражения, но распространения огня по плоскости не произойдет.

Резкое повышение цен на нефть в 1974 и 1976 гг. и последовавший за этим энергетический кризис заставил европейские страны и США разработать национальные энергетические программы, стимулирующие рациональное использование энергоресурсов в большинстве областей деятельности. Наряду с развитием традиционных и альтернативных источников энергии на первый план были поставлены меры по экономии энергоресурсов.

С этого времени в США и Западной Европе широкое применение получают системы теплоизоляции трубопроводов пенополиуретаном конструкции "труба в трубе". Данная теплоизоляция на почти 40-летнем опыте применения на трубопроводах теплоснабжения и горячего водоснабжения, магистральных нефтегазопроводов, конденсатопроводов и иных системах доказала свою экономическую и технологическую эффективность. Долговечность ппу оценивается в 25 - 30 лет. На практике же в Германии, США, Канаде, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают образцы ппу 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 ппу (слой утеплителя составлял на одной конструкции 60 мм и 30 мм на двух других, кажущаяся плотность ппу 30-35 кг/м3). Как следует из данных этих испытаний, после 10-летней эксплуатации ни теплопроводность, ни влагосодержание пенопластов практически не увеличились.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПЕНОПОЛИУРЕТАНА (ППУ)

Отличительной особенностью полиуретаном являются высокие физико-механические свойства, по совокупности своих характеристик по некоторым параметрам превосходящие большинство типов резин, каучуков и даже металлов. Повышение твердости позволяет полиуретанам использоваться в изделиях, подвергаемых особенно сильным механическим нагружениям (валы холодной прокатки или гибки стали). Литьевые полиуретаны превосходят резины, пластики и металлы по свойствам износостойкости и абразивной стойкости. При всем этом при повышении прочностных характеристик полиуретан сохраняет высокую эластичность, предел деформации при разрыве достигает 350%, что обеспечивает значение прочности на уровне 50 МПа.

Пенополиуретан характеризуется высокой прочностью, износостройкостью, устойчивостью к набуханию в маслах и растворителях, значительной озоно- и радиационостойкостью. Сочетания в пенополиуретане качеств высокой эластичности с широким диапазоном твердости определяет востребованные в современной промышленности и современных теплоизоляционных технологиях эксплуатационные свойства изделий из компонентов ппу.

Отличные характеристики пенополиуретанов и в области стойкости к температурным воздействиям, что предопределило ппу к широкому применению в области тепловой изоляции, в том числе широкого спектра трубопроводных систем (трубы отопления, трубы теплоснабжения, трубы горячего водоснабжения предизолированных трубопроводов бесканальной прокладки тепловых сетей систем теплоснабжения). Рабочая температура пенополиуретана для труб тепловых сетей составляет 140 градусов С, а при низких температурах полиуретаны отлично служат при снижении до -70 градусов С.

Технология ппу заливки ппу позволяет получать формованные изделия практически любой формы и в широком диапазоне плотностей готовых изделий из ппу.

Пенополиуретан относится к классу газонаполненных платмасс, то есть пенопластов. Пенополиуретан на 85-90% состоит из воздуха. Образование пенополиуретана происходит при реакции между собой двух компонентов в жидком состоянии: полиола и полиизоционата. Из тонны ппу можно получить примерно 20 кубических метров тепловой изоляции при плотности 50 кг/м3.

Теплоизоляция поверхностей в строительстве производится методом напыления пенополиуретана. При этой технологии ппу исходные компоненты пенополиуретана (изоционат и полиол) смешиваются воздухом, образуя мелкодисперсную аэрозоль.

Сравнительные Технические характеристики ппу с другими теплоизоляцторами

Теплоизолятор
Степерь плотности (кг/м.куб)
Коэф. теплопроводности (Вт/м*К)
Пористость
Срок эксплуатации (лет)
Диапазон рабочих температур
ППУ жесткий
40-200
0,025
Закрытая
30-50
-200...+180
Минеральная вата
55-150
0,052-0,058
Открытая
5
-40...+120
Пробковая плита
220-240
0,050-0,060
Закрытая
3
-30...+90
Пенобетон
250-400
0,145-0,160
Открытая
10
-30...+120
Пенопласт
30-60
0,040-0,050
Закрытая
5-7
-50...+110

Сравнительный анализ технико-экономической эффективности при использовании пенополиуретана и традиционной минеральной ваты:

Показатели
Пенополиуретан
Минеральная вата
Коэффициент теплопроводности
0,02-0,03
0,05-0,07
Толщина покрытия
35-70 мм
120-220 мм
Эффективный срок службы
25-30 лет
5 лет
Производство работ
Круглогодично
Теплое время года, сухая погода
Влага, агрессивные среды
Устойчив
Теплоизоляционные свойства теряются, восстановлению не подлежит
Экологическая чистота
Безопасен! Разрешено применение в жилых зданиях
Аллерген
Фактические тепловые потери
В 1,7 раза ниже нормативных
Превышение нормативных после 12 месяцев эксплуатации

Другая технология ппу используется при заливке пенополиуретана. В данном случае компоненты ппу смешиваются без доступа воздуха в камере заливочной головки заливочной машины ппу высокого давления. В результате заливки ппу в ограниченной формой пространстве образуется монолитный ппу с заданными свойствами. Данная технология широко применяется для заливки труб ппу, теплоизоляции пенополиуретаном фасонных изделий и элементов трубопровода, производства теплоизоляционных скорлуп ппу. Другая рецептура пенополиуретана при подобной же технологии заливки используется в автомобилестроении и самолетостроении, при производстве мебели и пищевой индустрии, при упаковке и изготовлении обуви и спортивного инвентаря.

Технология напыления пенополиуретана является наиболее перспективной по методу при создании тепло и гидроизоляционных покрытий в сфере строительства. Способность пенополиуретана покрывать собой поверхность любой формы с хорошим показателем адгезии позволяет создавать композиции и формы, ранее не доступные при использовании других материалов. В связи с данным своим преимуществом пенополиуретан широко применяется для утепления кровли крыш, арок, колонн, выступов и прочее. Другой плюс технологии напыления – простота, оперативность (работа на объекте) и скорость проведения теплоизоляционных и гидроизоляционных работ. Объем потребления пенополиуретана в области строительства из года в год неуклонно растет.

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.

Срок службы пенополиуретана оценивается в 25 – 30 лет. Есть масса свидетельств из практики применения ппу в Германии, США, Швеции и Японии, когда произведенная тепловая изоляция или гидроизоляция в 70-х годах и в настоящее время используется с сохранением приемлемых характеристки покрытия из пенополиуретана.

Пенополиуретан вне конкуренции на рынке тепловой изоляции по свойствам теплопроводности. Ближайший по свойствам по данному технологическому параметру экструдированный пенополистирол имеет коэффициент теплопроводности 0,03 Вт/м*град. (показатель ппу - 0,023 – 0,032 Вт/м*град.).

Пенополиуретан сохраняет свои теплоизоляционные свойства в ситуациях эксплуатации, когда аналогичные теплоизоляционные материалы впитывают влагу и теряют свойства теплоизолятора.

В качестве вывода можно констатировать, что пенополиуретан является высоко технологичным теплоизоляционным материалом, имеющим высокое качество и уникальные эксплуатационные свойства. В России применение пенополиуретана увеличивается из года в год.

СФЕРЫ ПРИМИНЕНИЯ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА

Сферами наибольшего применения пенополиуретана являются:

  • холодильники, морозильники, склады хранения сельхозпродукции,

  • авторефрижераторы, холодильные вагоны на железной дороге,

  • строительные конструкции типа сэндвич-панель,

  • теплоизоляция кровли, оконных проемов, наружных стен, дверей и прочее,

  • трубопроводные системы (трубы отопления и трубы теплоснабжения, мазуто- и нефтепроводы,

  • низкотемпературные трубопроводы, трубопроводы на химических и нефтехимических предприятиях),

  • радио и электротехника (придание вибростойкости электрическим устройствам, гидрозащита контактных соединений),

  • автомобилестроение (детали внутреннего интерьера),

  • мебельная промышленность (поролон, корпусные и декоративные элементы),

  • лаки, клеи и защитные покрытия,

  • легкая промышленность (синтетические кожи и изделия, дублированные ткани и прочее),

  • вагоностроение и самолетостроение (повышение огнестойкости, тепло- и шумоизоляция),

  • машиностроение.

Полиуретаны являются универсальным материалом: на их основе изготавливают эластичные, полужесткие и жесткие материалы. ПУ перерабатывают практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием, литьем, заливкой на стандартном оборудовании. На основе полиуретанов сегодня получают все известные типы полимерных материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные, листовые, в виде плит, блоков, профилей, панелей, волокон, пленок. Изделия из полиуретана могут быть как прозрачные, так и окрашенные в разнообразные цвета.

Наиболее широкое применение в промышленности получили литьевые полиуретановые эластомеры, из которых изготовляют как крупногабаритные изделия, так и изделия средних размеров: массивные шины для внутризаводского транспорта, надежность которых в 6-7 раз больше, чем шин из углеводородных каучуков; детали устройств для транспортирования абразивного шлама, флотационных установок, гидроциклонов и трубопроводов, применяемых в горнодобывающей промышленности. Литьевые полиуретанановые эластомеры используют также для получения приводных ремней в ткацких машинах, конвейерных лент, разнообразных уплотнительных деталей, деталей машин, валиков для текстильной и бумажной промышленности, уплотнений гидравлических устройств и масляно-пневматических амортизаторов железнодорожного транспорта. ПУ термоэластопласты наиболее широко применяются в автомобилестроении. Из них изготавливают подшипники скольжения рулевого механизма, элементы для передней подвески, вкладыши рулевых тяг, самосмазывающиеся уплотнения, топливостойкие клапаны, маслостойкие детали. В обувной промышленности из них изготавливают износостойкие подошвы, а также используют в качестве искусственной кожи. ПУ используют также в качестве связующих для изготовления древесностружечных плит, полимербетонов, пенопластов, имитирующих древесину, эффективных клеевых составов и покрытий в строительстве и машиностроении, а также клеев и протезов медицинского назначения. Благодаря своим ценным свойствам, применение полиуретана экономически выгодно в широком спектре отраслей промышленности, в том числе при производстве опорных элементов, уплотнительных колец, покрытий валов, колес и роликов.

Однако, в денежном выражении промышленность пенополиуретанов (ППУ) занимает до 90% объема рынка полиуретанов.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ППУ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СКОРЛУПЫ ППУ

При изготовлении скорлупы ппу для теплоизоляции трубопроводов используют заливочный пенополиуретан, который не содержит в своем составе озоноразрушающих фреонов и поэтому является экологически более безопасными по сравнению с другими пенополиуретанами.

Пенополиуретан представляет собой жесткую газонаполненную пластмассу с мелкоячеистой структурой от желтого до коричневого цвета. Пенополиуретан (ппу) получают путем смешения компонентов А и В и катализатора. Компонент А представляет собой смесь полиэфиров с добавками антипирена, стабилизатора пены, пенообразователя и др. Внешний вид компонента А - прозрачная однородная жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета с вязкостью, равной 980-1200 МПа.с при 25 С.

По токсикологическим свойствам относится к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007.

Показатели пожароопасности: горюч, невзрывоопасен.

По токсикологическим свойствам полиизоцианат является высокоопасным веществом. ПДК 0,2 мг/м3, ОБУВ - 1 мг/м3. По степени воздействия на организм относится к веществам 2-го класса опасности.

Показатели пожароопасности: горюч, невзрывоопасен. Продукты горения содержат токсические вещества.

Полиизоцианат поставляется в полиэтиленовых канистрах или в бочках.

Хранят компонент Б на обогреваемом складе в специально отведенном месте в герметичной таре.

При хранении в бочках последние должны находиться в лежачем положении пробками кверху на расстоянии не менее 1 м от отопительных приборов и должны быть защищены от попадания прямых солнечных лучей.

 



Трубы ППУ
Скорлупы ППУ
Фасонные изделия
Элементы трубопровода
Шаровые краны
Комплектующие материалы
Трубопроводная арматура
Теплоизоляция
Монтаж трубопроводов
Монтаж теплоизоляции
Монтаж компенсаторов
Изоляция стыков
Транспортировка и хранение труб
Система ОДК
Эффективные трубопроводы ППУ
Требования к тепловой ППУ изоляции
Сертификаты
Выставки
Статьи
Карта сайта
тел.: (495) 979-27-29
e-mail: sbyt@stscom.ru

© Компания СТС — 2005-2017

Яндекс цитирования