Распыляемая пена
Строительный материал
Изоляция из распыляемой пены выдавливается из воздуховода.

Распыляемая пена (в Великобритании — расширяющаяся пена) — это химический продукт, созданный в результате химической реакции двух компонентов, обычно называемых стороной A и стороной B. [1] Сторона A содержит очень реактивные химикаты, известные как изоцианат . Сторона B содержит полиол , который реагирует с изоцианатами, образуя полиуретан, и смесь других химикатов, включая катализаторы (которые способствуют протеканию реакции), антипирены , вспенивающие агенты и поверхностно-активные вещества. Они реагируют при смешивании друг с другом и расширяются до 30-60 раз по сравнению с объемом жидкости после распыления на месте. Это расширение делает его полезным в качестве специального упаковочного материала, который принимает форму упаковываемого продукта и обеспечивает высокую теплоизоляцию практически без инфильтрации воздуха.


История

Отто Байеру (1902–1982) приписывают изобретение полиуретана в 1937 году. Ему удалось синтезировать полиуретановую пену, исследуя свою основную идею о том, что смешивание небольших объемов химических веществ может создавать сухие вспененные материалы. [2]

Полиуретан был далее разработан для различных применений, начиная от подошв и подушек для обуви и заканчивая промышленным использованием. В 1940-х годах жесткий пенопласт применялся в самолетах, [3] а в 1979 году полиуретан начал использоваться в качестве строительной изоляции. [4]

Характеристики

Термическое сопротивление

Значение R — это термин, обозначающий тепловое сопротивление тепловому потоку. Чем выше значение R изоляционного продукта, тем эффективнее изоляционные свойства. Распыляемая полиуретановая пена имеет диапазон плотностей и ячеистой структуры. Пены низкой плотности называются SPF с открытыми ячейками, в то время как пены более высокой плотности называются пенами с закрытыми ячейками. 1,8-2-фунтовая полиуретановая пена имеет самое высокое значение R среди доступных пенополиуретановых теплоизоляционных материалов, используемых в домах и зданиях. [5]

Полиуретан — это пенопластовый изоляционный материал с закрытыми ячейками, который изначально содержит в своих ячейках газ с низкой проводимостью. [6] В результате высокого термического сопротивления газа напыляемая полиуретановая изоляция обычно имеет начальное значение R около R-3,4 до R-6,7 на дюйм. [6] Для сравнения, стекловата обычно имеет значение R всего лишь от R-3 до R-4 на дюйм. [7]

Пенопластовая изоляция блокирует все три формы теплопередачи:

Кондуктивная передача тепла
Поток тепловой энергии через вещество из области с более высокой температурой в область с более низкой температурой. Пенопласты термореактивные снижают теплопроводность отчасти из-за очень слабых молекулярных связей; Кроме того, ячейки установленной распыляемой пены заполнены воздухом в случае пены с открытыми ячейками или HFC (365mfc, 227ea , 245fa ) или H(C)FO (1336mzz(Z)), 1233zd(E) ) в пене с закрытыми ячейками.
Лучистая передача тепла
Процесс, при котором тепловая энергия в виде света (обычно ИК, если только субстрат не достаточно горячий, чтобы светиться в видимом диапазоне) сильнее излучается теплыми поверхностями и поглощается другими материалами, особенно теми, которые имеют низкую отражательную способность ИК (например, матово-черное покрытие). Лучистая передача тепла не требует среды. Пенопластовые изоляционные материалы, такие как распыляемая пенопластовая изоляция, непрозрачны для теплового излучения, как и большинство твердых материалов.
Конвективный теплообмен
Тепло, которое создается в другом месте и которое переносится посредством жидкости, например, воды или, в нашем случае, воздуха. Наиболее важным свойством распыляемой пенной изоляции является способность к воздушной герметизации, создавая индивидуальную воздухонепроницаемую оболочку внутри конструкции здания. Дополнительным преимуществом воздушной герметизации является способность блокировать конвективную передачу тепла изнутри наружу в отопительные месяцы и наоборот в холодные месяцы, поскольку тепло не может выходить через щели в оболочке здания без помощи движения воздуха от инфильтрации как средства транспортировки.

Приложения

Применение в упаковке

Распыляемая пена — это очень специализированный упаковочный материал, часто используемый при перевозке ценных хрупких предметов. Разработанные принципы упаковки предназначены для защиты скульптур, ваз, крупных окаменелостей, оснований ламп, бюстов, компьютеров, мебели, люстр и других объектов необычной формы. Благодаря тому, что жидкая пена расширяется в 30–60 раз по сравнению с объемом ее жидкого состояния, она эффективно защищает практически любой размер, форму и вес.

Индивидуальная подгонка форм, верхней и нижней, надежно и равномерно амортизирует объект. Существует много типов альтернативных материалов, которые можно использовать для решения более специфических задач.

Создание приложений

Распыление изоляционной пены Walltite
Напыляемая пена с закрытыми ячейками наносится обученным установщиком.

Распыляемая пенная изоляция или распыляемая полиуретановая пена (SPF) является альтернативой традиционной строительной изоляции, такой как стекловолокно . Двухкомпонентная смесь, состоящая из изоцианата и полиольной смолы, смешивается на кончике пистолета и образует расширяющуюся пену, которая распыляется на черепицу, бетонные плиты, в полости стен или через отверстия, просверленные в полости готовой стены.

«Распыляемая пена» — это также неформальный термин, используемый для обозначения различных пенопластовых материалов, которые используются в строительстве для обеспечения теплоизоляции и минимизации инфильтрации воздуха . Полиуретан и полиизоцианурат — два типа пены, используемых в этом применении.

Типы

Распыляемая полиуретановая пена (SPF) может быть разделена на два различных типа: распыляемая пена с открытыми ячейками легкой плотности и распыляемая пена с закрытыми ячейками средней плотности. Оба типа SPF представляют собой термореактивные ячеистые пластики, состоящие из миллионов мелких ячеек. [8]

Теплоизоляция из напыляемого пенополиуретана с открытыми ячейками применяется в полостях стен.

Изоляция с открытыми ячейками может быть раздавлена ​​в руке и имеет более низкую изоляционную ценность. Закрытая ячейка жесткая на ощупь, и каждая воздушная ячейка полностью герметична. Хотя пена с закрытыми ячейками имеет более высокое значение R, она более дорогая в покупке. [9]

Распыляемая пена с закрытыми ячейками средней плотности (ccSPF)

Изоляцию из пенопласта с закрытыми ячейками средней плотности часто называют двухфунтовой (2 lb) пеной. Это жесткий изоляционный материал с долгосрочным термическим сопротивлением (LTTR) R-value, которое варьируется от 5,1 до 6 на дюйм [10] При установке требуемой минимальной толщины 50 мм ccSPF является как паро-, так и воздушным барьером.

В Канаде Национальный строительный кодекс ссылается на два стандарта, которые применяются к производству и установке ccSPF: CAN/ULC S705.1 Material Standard и CAN/ULC S705.2 National Application Standard. Стандарт установки требует, чтобы все установщики ccSPF в Канаде имели лицензию и имели удостоверение личности с фотографией. [11]

Обычно естественный цвет пены — желтый, однако в Канаде все ccSPF, имеющие списки CCMC, должны иметь уникальный цвет для полевой идентификации. [12]

Распыляемая пена с открытыми ячейками легкой плотности (ocSPF)

Легкая плотность SPF с открытыми ячейками обычно известна как пена весом в полфунта. Это полужесткий материал с губчатым внешним видом, который расширяется во время установки и создает небольшие открытые ячейки, заполненные углекислым газом. Благодаря своей способности расширяться во время процесса нанесения, он заполняет трещины, щели и пустоты и прилипает к неровным поверхностям или подложкам, образуя воздухонепроницаемую изоляцию. [13]

Хотя значение R может варьироваться, большинство продуктов ocSPF имеют значение R около 3,8 на дюйм. В отличие от SPF средней плотности с закрытыми ячейками, более тонкие слои ocSPF не особенно эффективны в качестве пароизоляции, поскольку воздух проникает через структуру с открытыми ячейками. Однако при установке на 5,5 дюймов или более ocSPF действует как воздушный барьер. Его часто используют для внутренних стен, поскольку он обеспечивает звукоизоляцию, блокируя и поглощая утечку воздуха. Обычно его рекомендуют только для применения внутри помещений.

Методы применения

Азия

Тип использования, довольно распространенный в странах Юго-Восточной Азии, заключается в нанесении пены путем распыления ее на нижнюю часть черепицы под высоким давлением с помощью распылителя. Затем создается твердый, но гибкий слой жесткой пены, который герметизирует все черепицы друг к другу и к стальной конструкции.

Этот метод распыления, особенно популярный в Таиланде, используется не только для устранения сильных протечек, но и в качестве изоляции от сильной жары, с которой постоянно сталкиваются крыши.

Тропическая жара заставляет стальную подконструкцию, которая поддерживает множество крыш в этой части мира, постоянно расширяться и сжиматься, слегка изменяя положение плиток, лежащих на них. Это смещение в конечном итоге создает небольшие отверстия между плитками и подконструкцией, через которые может просачиваться дождевая вода, создавая протечки, которые могут повредить оштукатуренные потолки, электропроводку и другие компоненты здания, поддерживающие крышу.

Европа

Около 150 000 объектов недвижимости были обработаны полиуретановой пеной в Великобритании. Существуют системы, которые одобрены Британским советом по соглашению для использования в существующих и новых строительных приложениях и могут соответствовать строительным нормам. Однако, если их применять неправильно или во влажных помещениях, распыляемая пена может удерживать влагу и разрушать крышу . [ 14] В результате, очень немногие ипотечные кредиторы в Великобритании будут предлагать кредит на покупку или рефинансирование любого дома, в котором есть какая-либо распыляемая пена, особенно закрытоячеистая. [14]

Северная Америка

Канадский национальный строительный кодекс ссылается на национальный стандарт применения CAN/ULC S705.2, который необходимо соблюдать во время всех установок 2-фунтовой полиуретановой пены средней плотности с закрытыми ячейками. Каждый установщик пены средней плотности, соответствующей CAN/ULC-S705.1, наносимой распылением, должен иметь лицензию на распыление пены и действительное удостоверение личности с фотографией, выданное поставщиком Программы обеспечения качества (QAP), подтверждающее, что его лицензия находится в хорошем состоянии.

Соединенные Штаты перешли на использование пенопластовой изоляции и новой технологии под названием «инъекция в стену» для модернизации существующей конструкции стен путем сверления небольших отверстий между стойками стен в каркасе конструкций и заполнения пустот менее агрессивной расширяющейся пеной на водной основе. Это позволяет владельцам существующих домов и предприятий экономить энергию, создавая тепловую оболочку в своей существующей конструкции.

Преимущества

Распыляемая пенная изоляция, как и другие виды изоляции, экономит расходы на электроэнергию и снижает счета за коммунальные услуги. Исследования Министерства энергетики США показывают, что 40% энергии дома теряется в результате инфильтрации воздуха через стены, окна и дверные проемы. Здания, обработанные распыляемой пенной изоляцией, изолируют на 50% лучше, чем традиционные изоляционные продукты.

Правильно установленная изоляция может быть частью системы, предназначенной для защиты от влаги , что обеспечивает снижение вероятности появления вредной плесени , грибка и гниения древесины.

В дополнение к контролю температуры и влажности здания, для снижения шума часто используется изоляция из распыляемой пены. Изоляция из пены служит барьером для воздушных звуков и снижает передачу воздушных звуков через крышу, пол и стены здания по сравнению с неизолированной конструкцией. [15]

В Соединенных Штатах дома, обработанные пенополиуретановой изоляцией, часто имеют право на государственные и федеральные налоговые вычеты. [16]

Изоляция всех типов предотвращает значительную часть потерь энергии. Некоторые типы, включая распыляемую пену, также герметизируют утечки воздуха. Изоляция также может экономить энергию в жарком климате за счет снижения использования кондиционеров.

История вспенивателей и их влияние на климат

Большинство распыляемых пен с закрытыми ячейками были сформированы с использованием гидрофторуглеродных (ГФУ) пенообразователей , которые имеют высокий потенциал глобального потепления , частично или полностью нивелируя климатические преимущества экономии энергии, которую они могут предложить. Глобальные договоры, такие как Монреальский протокол , Киотский протокол , Кигалийская поправка и Парижское климатическое соглашение , включают требования по поэтапному отказу и замене менее экологически чистых пенообразователей. В Соединенных Штатах правило 2015 года в рамках программы Агентства по охране окружающей среды США ( EPA ) «Политика значительных новых альтернатив» (SNAP) регулировало поэтапный отказ от определенных пенообразователей с высоким ПГП и переход на товары с более низким ПГП. Правило увеличило список альтернатив и ограничило использование гидрофторуглеродов (ГФУ) с высоким ПГП при выдувании пены.

Несколько поставщиков распыляемой пены начали поставлять распыляемую пену, вспененную с гидрофторолефиновыми (ГФО) вспенивающими агентами без этой проблемы с начала 2017 года. [17] В 2002 году Foam Supplies Incorporated получил всемирный патент на новое поколение экологически чистого вспенивающего агента, не содержащего хлорфторуглеродов (ХФУ), гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) и гидрофторуглеродов (ГФУ), называемого Ecomate®. Он основан на природном метилметаноате .

Влияние на здоровье

Изоляция из распыляемой пены обычно нетоксична только после затвердевания. При затвердевании распыляемая пена выделяет газ, который вызывает затуманивание зрения и затрудненное дыхание. Рекомендуется использовать полную защиту лица и органов дыхания при нанесении продукта.

Изоцианаты являются сильными раздражителями для глаз, желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Прямой контакт кожи с изоцианатами также может вызвать выраженное воспаление. Некоторые люди говорят, что в начале проблем у них глаза чувствуют себя так, будто в них попал песок. У некоторых появляется сыпь на руках, груди и шее.

Избыточное воздействие изоцианатов может сенсибилизировать рабочих, делая их подверженными приступам астмы при повторном воздействии. Респираторное раздражение может перейти в химический бронхит. Дополнительное воздействие может облегчить начало, так как для начала приступа требуется меньше изоцианата.

Спорадические случаи гиперчувствительного пневмонита (ГП) также были зарегистрированы у рабочих, подвергшихся воздействию изоцианатов. Симптомы могут быть похожи на грипп, с лихорадкой, мышечными болями и головными болями. Другие симптомы могут включать сухой кашель, стеснение в груди и затрудненное дыхание. Лица с хроническим ГП часто испытывают постепенное затруднение дыхания, усталость и потерю веса. Лица с острым ГП обычно проявляют симптомы через 4–6 часов после воздействия. [5]

Время отверждения нового поколения распыляемой пенной изоляции очень короткое. После отверждения пена полностью инертна и нетоксична.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ «Химические вещества и производство напыляемого пенополиуретана — почему это важно». 14 августа 2015 г.
  2. ^ AG, Bayer. «Отто Байер – важные личности в истории Bayer». www.bayer.com . Архивировано из оригинала 2016-07-30 . Получено 2016-08-03 .
  3. ^ Сеймур, Рэймонд Б.; Кауффман, Джордж Б. (1992). «Полиуретаны: класс современных универсальных материалов». J. Chem. Educ. 69 (11): 909. Bibcode :1992JChEd..69..909S. doi :10.1021/ed069p909.
  4. ^ "Полиуретаны в временной шкале Полиуретаны". Полиуретаны . Архивировано из оригинала 2016-08-26 . Получено 2016-08-03 .
  5. ^ ab "Альтернативы изоляции: напыляемая пенная изоляция". Архивировано из оригинала 2013-04-16 . Получено 2016-09-03 .
  6. ^ ab "Полиуретановые изоляционные материалы". Архивировано из оригинала 2012-08-14 . Получено 2016-09-03 .
  7. ^ "Значения изоляции для выбранных материалов". Архивировано из оригинала 2013-07-27 . Получено 2016-09-03 .
  8. ^ Руководство по программе обучения установщиков напыляемой жесткой полиуретановой изоляции . CUFCA. 1 октября 2014 г. стр. 5.
  9. ^ "Напыляемая пена с закрытыми ячейками покрывает варианты изоляции дома". Montreal Gazette. Архивировано из оригинала 16 сентября 2016 года . Получено 29 января 2013 года .
  10. ^ "Технические документы | CUFCA". www.cufca.ca . Архивировано из оригинала 2016-07-28 . Получено 2016-08-03 .
  11. ^ "Какую пену мне просить? / Как узнать, получил ли я то, что просил? | CUFCA". cufca.ca . Архивировано из оригинала 29-08-2016 . Получено 03-08-2016 .
  12. ^ "CMC Registry of Construction Product Evaluations". Национальный исследовательский совет Канады . 27 марта 2015 г. Архивировано из оригинала 1 августа 2016 г. Получено 3 августа 2016 г.
  13. ^ Руководство по обучению работе с полужесткими открытыми ячейками низкой плотности . Канада: CUFCA. 2014. стр. 3.
  14. ^ ab Graham, Hugh. «Мы не можем продать наш дом, потому что в нем есть изоляция из распыляемой пены». The Times . ISSN  0140-0460 . Получено 16.10.2022 .
  15. ^ "Преимущества изоляции распыляемой пеной". Архивировано из оригинала 2019-10-18 . Получено 2019-10-18 .
  16. ^ "Федеральные налоговые льготы за энергоэффективность потребителей". Архивировано из оригинала 2009-12-02 . Получено 2016-09-03 .
  17. ^ Гибсон, Скотт (9 февраля 2017 г.). «Пена для распыления нового поколения просачивается на рынок». Green Building Advisor . The Taunton Press, Inc. Архивировано из оригинала 8 января 2021 г. Получено 4 января 2021 г.
  • Хазаби, Мустафа (23 июля 2015 г.). «Исследование биополиольной распыляемой пены изоляции, модифицированной натуральными волокнами» (PDF) . Университет Торонто . Получено 4 января 2021 г. .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Spray_foam&oldid=1250673885"