Окна для Своиx


Полиуретановая пена – уникальный продукт для монтажа окон

Полиуретановая пена
Полиуретановая пена

Полиуретановая пена, которая стала непременным атрибутом современного монтажа окон, в 2022 году отмечает целый ряд юбилеев. С момента открытия полиуретана в 1937 году (85 лет тому) этот материал прошёл несколько модификаций. Апогеем работы учёных и инженеров стало появление группы аэрозольных вспененных полиуретанов, вошедших в обиход строительной отрасли как монтажные пены.

Полиуретановая пена, безусловно, имеет интересную историю, обладает уникальными свойствами и заслуживает того, чтобы её называли великим изобретением XX века. Что сделало этот привычный монтажный материал столь популярным на рынке.

Полиуретановая пена – от утопической идеи до жизнеспособного продукта

Отцом полиуретана является выдающийся немецкий химик-технолог Отто Георг Вильгельм Байер (Otto Georg Wilhelm Bayer), который родился 4 ноября 1902 года (120 лет ому). Хотя открытие полиуретана произошло в тридцатых годах прошлого века, но рыночным продуктом он стал только через двадцать лет. Однако величайшим научным достижением Байера считается открытие способа ступенчатой полимеризации с диизоцианатами. Хотя это было новое слово в химии полиуретановых веществ, вначале коллеги по цеху достаточно недоверчиво отнеслись к исследовательской работе г-на Отто. Невзирая на то, что макромолекулярные структуры в то время считались одним из важнейших направлений развития в научных кругах, идея Байера, которая подразумевала смешение небольших объемов химических веществ с целью получения сухих пенистых структур, казалась утопической и нежизнеспособной.

Затратив некоторое время на преодоление технических трудностей, немецкому учёному всё же удалось доказать правоту своей теории и синтезировать пену из полиуретана. Впервые разработка была представлена в 1952 году (70 лет тому назад). В современном мире она получила широкое распространеие в строительстве в виде полиуретановой монтажной пены и диапазон её применения невероятно велик.

С момента открытия полиуретана этот материал сменил несколько поколений. Сначала была разработана технология получения жестких (твердых) пен, затем гибких, а следом и полужестких (аэрозольных) пен. По сей день высоко ценятся жесткие пенополиуретаны PUR и их улучшенная модификация – пенополиизоцианураты PIR. Другая группа пенополиуретанов – это полужесткие (аэрозольные) пены PU и гибкие пенополиуретаны PUF. Они, в свою очередь, не отличаются таким низким значением коэффициента теплопроводности, как жесткие, хотя и могут использоваться в качестве теплоизоляционного материала. Гибкие пенополиуретаны имеют теплоизоляционные свойства аналогичные экструдированному пенополистиролу XPS, а полужесткие с низким коэффициентом расширения соответствуют пенополистиролам EPS (λD = 0,032-0,036 Вт/(м•К)). Полужесткие пены с высоким расширением характеризуются более высокими значениями коэффициента теплопроводности по сравнению с аэрозольными пенами низкого давления.

Отто Байер демонстрирует действие полиуретановой пены, 1952 г.
Отто Байер демонстрирует действие полиуретановой пены, 1952 г.

Полиуретановая пена представляет собой изолирующий материал, полученный взаимодействием соответствующего поликарбамата с водой с последующей декарбоксилизацией. Высвобожденный CO2 вызывает вспенивание получающегося в результате полимера. Сырьем для получения исходного поликарбамата являются диизоцианаты и полиолы, сложные и простые полиэфиры. Свойства полиуретановой пены, то есть жесткость, химическая стойкость, зависят главным образом от природы и функциональности используемых полиолов.

Полиуретановые пены завоевали огромную популярность в качестве материала для герметизации окон и дверей благодаря целому ряду преимуществ. Они подходят для теплоизоляции как деревянных, пластиковых, так и металлических конструкций. Вспененный полиуретановый герметик устойчив к грибкам и плесени, его также не любят насекомые и грызуны. Он не стареет, что означает, что, несмотря на течение времени, он не меняет своих механических и изоляционных параметров. Может использоваться в диапазоне температур от –60°С до +100–130°С. Кратковременно вспененный полиуретан выдерживает температуру до +250°С.

Правильно защищённый пенополиуретановый монтажный герметик не пылится, не крошится, не окисляется и сохраняет свои свойства на протяжении всего срока эксплуатации СПК. Дополнительным преимуществом является возможность формирования пены таким образом, чтобы она адаптировалась к труднодоступным местам. Пенополиуретан обладает отличными гидроизоляционными свойствами. В результате монтажный шов, заполненный полиуретановой пеной, имеет повышенную устойчивость к влаге.

Виды полиуретановых пен для монтажа окон и дверей

Изобретение Отто Байера, за 70-летнюю историю его существования, дорабатывалось и модифицировалось, и внесло существенный вклад в современные методы монтажа окон и дверей. Сегодня на рынке имеется широкий ассортимент полиуретановых пен с различными свойствами.

Зимняя монтажная пена
 Зимняя монтажная пена

Зимние и летние пены. Данные линейки отличаются в основном рабочей температурой, что обусловлено химическим составом. Летние пены обычно имеют рабочий диапазон температур от +5°С до +30°С, а зимние – от -10°С до -30°С.

Однокомпонентные пены. Они твердеют под воздействием влаги из воздуха и подложки. Когда уровень влажности ниже 35%, пена не затвердевает. Минимальная температура их применения 5°С. Время полного отверждения иногда достигает до четырех часов. Эффективность стандартных пен составляет 42-50 л из одного баллона.

Двухкомпонентные пены. Они затвердевают в результате химической реакции между одним и другим компонентом. Таким образом, этот процесс происходит быстрее, чем в случае однокомпонентных пен. Влажность воздуха и подложки значения не имеет. Они более устойчивы к механическим повреждениям, плотнее и гибче. Их можно использовать при температуре ниже 0°С. Имеют хорошие клеящие свойства. С помощью одной только пены можно надежно установить межкомнатные двери без применения анкеров и дюбелей. Они затвердевают быстрее, чем однокомпонентные пены.

Низкорасширяющиеся пены. Как следует из названия, данные продукты расширяются в меньшей степени. При этом увеличение объема стандартных пен составляет от 70% до 120%, а низкорасширяющихся – от 30 до 60%. Их использование позволяет избежать слишком большого отталкивания конструктивных элементов, между которыми нанесена пена. Рекомендуются для точной герметизации, особенно при установке крупноформатных окон. Они более гибкие, обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, чем обычные пены, поэтому их целесообразно использовать для герметизации и дополнения теплоизоляционных слоев из полистирола, плит PIR и полистирола XPS. Они также превосходят обычные пенополиуретановые герметики с точки зрения звукоизоляции.

Пены с повышенным выходом. Это однокомпонентные пены, которые более эффективны, чем другие. Здесь меньшее количество жидкости дает больше пены: из одного баллона объёмом 750 или 840 мл – выход может достигать даже 65 литров. Они также характеризуются высокой звукоизоляцией, могут расширяться в диапазоне от 130 до 220%. Некоторые из них можно применять, держа баллон не только вверх дном, но и в любом другом положении.

Пистолетные и трубчатые пены. Аэрозольные пены доступны в баллонах под давлением емкостью от 300 до 750 мл. По отношению к объему аэрозоля в баллоне они увеличивают свой объем от 30 до 60 раз. Контейнеры содержат кроме твердых веществ и пенообразователей газ-вытеснитель – чаще всего пропан-бутан. По способу нанесения различают и пистолетные пены и трубчатого типа (с трубкой-аппликатором).

Пены с повышенной огнестойкостью. Её главный недостаток в том, что при возгорании она выделяет вредные вещества: окись углерода, двуокись углерода и окись азота. Обычно пена выпускается в легковоспламеняющемся и самозатухающем исполнении. Повышенной огнестойкостью обладают однокомпонентные пистолетные полиуретановые пены, устойчивые к высоким температурам и огню. В то время как остальные пены имеют низкий класс воспламеняемости B3, им присвоен класс B1, относящийся к негорючим и нераспространяющимся продуктам горения. В частных домах они рекомендуются, в том числе, для герметизации коробов противопожарных дверей.

Экологичные пены. Эти пены не содержат изоцианатов. Поэтому они более безопасны для здоровья – это важно при длительном применении в закрытых непроветриваемых помещениях.

Пены-клеи. В продаже также есть полиуретановые клеи в виде пен. В основном они используются для крепления подоконников из дерева или пластика; установки и герметизации наружных коробов роллет.

Особенности применения полиуретановых пен для монтажа окон

Первая проблема – безопасность, которой часто пренебрегают при использовании этого типа продукта на стройплощадках. Работа с полиуретановой пеной в баллоне под давлением, без использования защитных очков, напоминает хождение по крыше без ремней безопасности – одно неудачное движение и может произойти трагедия. Трудно представить, как прочистить глаза ацетоном, который рекомендуется для удаления пены. А использование воды, которая является частью химической реакции отверждения, не является разумной идеей.

Профессиональный пистолет обеспечивает точность нанесения монтажной пены
Профессиональный пистолет обеспечивает точность нанесения монтажной пены

Также при транспортировке баллоны с пеной должны быть надлежащим образом защищены, поскольку при сильных ударах полиуретановый материал внутри них может взорваться. Также важно хранить баллоны и наносить пену на подложку при температуре, заявленной производителем.

Соответствующее увлажнение – это необходимая предпосылка качественного монтажа окон. Благодаря этому получается правильная (мелкозернистая, регулярная в поперечном сечении) структура теплоизоляционного материала, а также заодно и акустического изолятора. Здесь поможет обычный пульверизатор для поливки цветов – перед нанесением надлежит увлажнить поверхность монтажного шва, который планируем запенить.

Следующий прикладной инструмент – специальный пистолет – также важен для структуры теплоизоляционного слоя. Он оказывает огромное влияние на конечный результат. Рекомендуется использовать профессиональные пистолеты, помня об их своевременно обслуживании, чтобы они долго служили. Лучшие пистолеты, помимо механизма, обеспечивающего его длительную работу, имеют продуманную структуру сопла, благодаря которой пена равномерно перемешивается и выпускается наружу. После навинчивания пистолета на баллон надо встряхнуть его около 20 раз и вставить сопло в зазор, не забывая о правилах безопасности (собственной и наблюдателей, если таковые есть рядом).

Время высыхания полиуретановой пены зависит от её типа, времени года (температуры) и толщины наносимого слоя. Верхний слой высыхает всего за 20 минут, но среднее время высыхания составляет от 24 до 48 часов. Среднее время отверждения 3 см слоя пены составляет один час. Через четыре часа излишки материала можно удалить. Полное отверждение наступает через день – материал становится стабильным, безусловно если запенивание производилось в соответствии с учётом технических условий и рекомендаций производителя продукта. Если монтажный зазор слишком большой, лучше заполнять его частями с обеих сторон, чтобы обеспечить равномерное затвердевание пены по всей структуре.

Полиуретановая пена является гигроскопичным материалом – она впитывает влагу, поэтому ее необходимо защищать надлежащим образом, чтобы функциональность монтажного шва сохранялась годами. Затвердевшая монтажная пена также не устойчива к ультрафиолетовому излучению – она деградирует под его воздействием. Таким образом, слой теплоизоляции должен быть защищён на стыке «окно – стена», особенно тщательно с южной стороны. В строящемся доме это стоит осуществить перед укладкой фасада.

Даже самые совершенные продукты, которые требовали многих лет исследований и улучшений, не достригут совершенства без их правильного применения. Только в руках настоящего мастера обычная монтажная пена способна раскрыть преимущества современных окон.