Усадка при напылении ППУ

Научный сотрудник Каюмофф, разработав новые рецептуры для напыления ППУ и полимочевины, отправился лично испытывать в Ростов-на-Дону. Устроился он в подмастерья к дилеру «Строительная изоляция». Испытывал рецептуры на установках низкого и высокого давления. Напылял маленькие объекты до 100 кв. м. и крупные объекты более 500 кв. м.

В этой статье Каюмофф поделится теорией возникновения усадки ППУ при напылении и как избегать её.

Усадка

Усадка - одна из самых часто встречаемых проблем при напылении ППУ. Усадка - это процесс изменение объемных и линейных размеров материала в сторону уменьшения при определенных условиях. В процессе отверждения ППУ происходит стандартная усадка в пределах 5-7%. Но при несоблюдении технических условий этот процент выходит за 20%, достигая 50%.

Причины усадки

Параметры вспенивания

Параметры вспенивания пенополиуретана не соответствуют техническим условиям. Причины не соответствия:

• Компоненты не прогреты до значений указанных в ТУ
• Холодная поверхность для нанесения ППУ расходует энергию реакции уретанообразования не на вспенивание, а на разогрев
• Температура окружающей среды ниже регламентируемой и создается разность температур на границе раздела фаз воздух/ППУ.

Температурный режим

Напыляемый жесткий пенополиуретан с закрыто ячеистой структурой должен обладать прочностью, необходимой для поддержания набранной формы, прежде чем вспенивающий массу газ охладится до нормальных условий. Если этой прочности нет, то происходит усадка, вследствие сжатия вспенивающего ППУ газа. Чем ниже температура окружающей среды, тем время на набор минимальной прочности требуется больше. При 20-25 ^оС физико-механические параметры не изменяются. При 5-10 ^оС окружающей среды время отверждения увеличивается в 2-3 раза.

Отмечу что в водных системах, во время вспенивания, углекислый газ проходит из ячеек наружу быстрее, чем воздух снаружи в ячейки. Это приводит к дополнительному снижению давления внутри пены и усиливает усадку. Поэтому работайте с водными системами при температурах выше +15 ^оC, для сокращения продолжительности реакции.

Системы же вспененные фреоном менее подвержены влиянию низких температур, так как выделяющийся фтордихлорэтан плохо выходит из ячеек. Поэтому фреоновые системы работают при температурах от +5 ^оС.

Усадка пенополиуретана происходит по всему объему системы, если выполняется следующее неравенство P>2ba/c (P — внутриячеистое давление вспенивающего газа, b — толщина окружающей ячейку пленки, a — напряжение при которой наступает разрушающее растяжении пленки, c — толщина единичной ячейки). Другими словами, усадка происходит, если в процессе раскрытия ячеек, во время достижения максимальной высоты вспенивания, стенки разрываются, а ребра недостаточно прочны для остановки разрыва.

Например, относительно малое значение напряжения разрушения (а) за счет продолжительности времени отверждения и набора прочности, способствует процессу усадки пенополиуретана.

Так же дополнительное разрушение ячеек происходит, если толщина ребер равна по толщине со стенками ячеек.

При распространении разрушения ячеек на небольшие площади поверхности в пенополиуретане образуются трещины (рис. 1), а если разрушение не останавливается вследствие отсутствия необходимой прочности, то начинается процесс объемной усадки.

Рис. 1. Трещина, образованная при напылении пенополиуретана.

Для предотвращения трещин внимательно следите за температурой. Прогревайте компоненты, шланги, напыляемую поверхность и окружающий воздух с помощью тепловых пушек, тэнов до значений указанных в техническом регламенте. Например согласно ТУ для компонента КАН-40 Г1 температура окружающей среды и поверхности должны быть не менее 15 ^оС , а компонента А от 45 ^оС . Соблюдение температурных режимов позволит образоваться в ППУ сшитой структуре, которая обеспечит сохранение стабильной формы и высокую прочность ячеек.

Избыток воды

Вода оказывает существенное влияние на процесс формирования ППУ. Её переизбыток снижает плотность, усиливает усадку и ухудшает адгезию.

Например: увеличение содержания воды на 1% в системе с плотностью свободного вспенивания 40 кг/м3 снижает плотность до 30 кг/м3. Так как в рецептуре содержание компонентов не рассчитана на эту плотность, то появляется усадка материала.

Для того, чтобы не допустить усадки от переизбытка влаги, не производите напылительные работы на мокрой поверхности, во время дождя или снега.

Для устранения влаги прогревайте помещения с помощью тепловых пушек и тэнов (рис 2.)

Рис. 2. Прогрев помещения тепловой пушкой.

Также высокая влажность воздуха (более 80 %) ведет к адсорбции пеной воды, которая приводит к усадке.

Мало изоцианата

Если пена получается мягкой и светло-белой, то установка подаёт не достаточное количество компонента Б (изоцианата).

• Остановите работу и проверьте соотношение компонентов
• Проверьте, не забились ли фильтра, шланги и пистолет. Часто, если установка не работала какое-то время, и не плотно закупорили шланги изоцианата, то образуются полимерные частицы, которые забивают шланги и фильтра.

Изоцианата не хватает при разности вязкости. Если вязкость изоцианата выше вязкости компонента А. Когда напыляют компонента А на основе фреонова, то вязкость такого компонента при 25 градусах ниже в 2-3 раза вязкости изоцианата. Разогрейте компонент Б (изоцианат) на 10-15 градусов выше, чем компонент А, тогда вязкости выровняются.

Выводы

Каюмофф, общаясь с мастерами ППУ установил, что в 90% случаев при сбоях виноват не компонент, не установка, а мастер по напылению. Не подготавливают установки, компоненты и поверхность перед работой. Среди напыленщиков много тех, кто работает на авось. А брак, получаемый из-за некомпетентности, легко свалить на производителей сырья и установок. Так в строительстве встречаются разные подрядчики. И если вы что-то строите, всегда надо контролировать процесс, чтобы потом вам не сказали, что виноват кирпич или раствор, поэтому стена обрушилась.

Материалы по теме:

Как выбрать установку для напыления ППУ

Как выбрать систему компонентов для утепления дома, склада или промышленного объекта

Что может разрушить ППУ? Важно знать перед теплоизоляцией помещения

Расчет толщины слоя ППУ при напылении