Пена для распыления

Аэрозольная пена (вспенивающаяся пена в Великобритании) представляет собой химический продукт, созданный из двух материалов, изоцианата и полиольной смолы, которые реагируют при смешивании друг с другом и расширяются в 30-60 раз по сравнению с объемом жидкости после распыления на месте. Такое расширение делает его полезным в качестве специального упаковочного материала, который принимает форму упаковываемого продукта и обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства практически без проникновения воздуха.

История

Отто Байеру (1902–1982) приписывают изобретение полиуретана в 1937 году. Ему удалось синтезировать пенополиуретан, исследуя свою основную идею о том, что смешивание небольших объемов химических веществ может создавать сухие пенопластовые материалы. ^[1]

Полиуретан получил дальнейшее развитие для различных применений, от подошв и подушек обуви до промышленного использования. В 1940-х годах на самолеты наносили жесткий пенопласт. ^[2] а в 1979 году полиуретан начал использоваться в качестве изоляции зданий. ^[3]

Характеристики

Термическое сопротивление

Значение R — это термин, обозначающий термическое сопротивление тепловому потоку. Чем выше значение R изоляционного продукта, тем эффективнее изоляционные свойства. Напыляемая пенополиуретан бывает различной плотности и структуры ячеек. Пены низкой плотности называются SPF с открытыми порами, а пены с более высокой плотностью называются пеной с закрытыми порами. Пенополиуретан весом 1,8–2 фунта имеет самый высокий показатель R среди легкодоступных изоляционных пенопластов, используемых в домах и зданиях. ^[4]

Полиуретан – это изоляционный пенопласт с закрытыми порами, который изначально содержит в своих ячейках газ с низкой проводимостью. ^[5] В результате высокого термического сопротивления газа изоляция из напыляемого полиуретана обычно имеет начальное значение R от R-3,4 до R-6,7 на дюйм. ^[5] Для сравнения, стекловата обычно имеет показатель R всего от R-3 до R-4 на дюйм. ^[6]

Пеноизоляция блокирует все три вида теплопередачи:

Кондуктивная теплопередача: Поток тепловой энергии через вещество из области с более высокой температурой в область с более низкой. Пенопласты из термореактивных пластмасс уменьшают кондуктивную теплопередачу , отчасти из-за очень слабых молекулярных связей; Кроме того, ячейки установленной распыляемой пены либо заполняются воздухом в случае пенопласта с открытыми порами, либо HFC ( 365mfc , 227ea , 245fa ) или H(C)FO ( 1336mzz(Z) ), 1233zd(E ) в закрытых. ячеистая пена.

Лучистая теплопередача: Процесс, при котором тепловая энергия в виде света (обычно ИК-излучения, если только подложка не достаточно горячая, чтобы светиться в видимом диапазоне) сильнее излучается теплыми поверхностями и поглощается другими материалами, особенно материалами с низкой отражательной способностью ИК-излучения (например, матовая черная отделка). ). Лучистая теплопередача не требует наличия среды. Изоляционные материалы из пенопласта, такие как изоляция из напыляемой пены, непрозрачны для теплового излучения, как и большинство твердых материалов.

Конвективный теплообмен: Тепло, которое создается где-то еще и переносится с помощью жидкости, такой как вода или, в нашем случае, воздух. Самым важным свойством изоляции напыляемой пеной является способность герметизировать воздух, создавая индивидуальную герметичную оболочку внутри конструкции здания. Дополнительным преимуществом воздушной герметизации является способность блокировать конвективную передачу тепла изнутри наружу в месяцы отопления и наоборот в месяцы охлаждения, поскольку тепло не может уйти через щели в ограждающих конструкциях здания без помощи движения воздуха от инфильтрации в качестве средства транспорта.

Приложения

Упаковочные приложения

Пена для распыления — это очень специализированный упаковочный материал, который часто требуется при транспортировке ценных хрупких предметов. Принципы инженерной упаковки предназначены для защиты скульптур, ваз, крупных окаменелостей, цоколей ламп, бюстов, компьютеров, мебели, люстр и других предметов необычной формы. Благодаря тому, что жидкая пена расширяется в 30-60 раз по сравнению с ее объемом в жидком состоянии, она эффективно защищает практически любой размер, форму и вес.

Индивидуальная посадка форм сверху и снизу обеспечивает надежную и равномерную амортизацию объекта. Существует множество типов альтернативных материалов, которые можно использовать для удовлетворения более конкретных потребностей.

Создание приложений

Изоляция напыляемой пеной или напыляемой полиуретановой пеной (SPF) является альтернативой традиционной изоляции зданий, такой как стекловолокно . Двухкомпонентная смесь, состоящая из изоцианата и полиольной смолы, собирается на кончике пистолета и образует расширяющуюся пену, которую распыляют на черепицу, бетонные плиты, в полости стен или через отверстия, просверленные в полости готовой стены. .

«Распыляемая пена» также является неофициальным термином, используемым для обозначения различных пенопластовых материалов, которые используются в строительстве зданий для обеспечения теплоизоляции и минимизации проникновения воздуха . Полиуретан и полиизоцианурат — это два типа пенопласта, используемые в этом применении.

Типы

Изоляцию из напыляемого пенополиуретана (SPF) можно разделить на два типа: изоляцию из напыляемого пенопласта с открытыми порами легкой плотности и изоляцию из напыляемого пенопласта с закрытыми порами средней плотности. Оба типа SPF представляют собой термореактивные пористые пластики, состоящие из миллионов мелких ячеек. ^[7]

Изоляцию с открытыми порами можно раздавить рукой, и она имеет более низкую изоляционную ценность. Закрытая ячейка жесткая на ощупь, каждая воздушная ячейка полностью герметична. Хотя пенопласт с закрытыми порами имеет более высокий показатель R, его покупка обходится дороже. ^[8]

Спрей-пена средней плотности с закрытыми порами (ccSPF)

Изоляцию из пенопласта средней плотности с закрытыми порами часто называют пеной на два фунта (2 фунта). Это жесткий изоляционный материал со значением R долговременного термического сопротивления (LTTR), которое колеблется от 5,1 до 6 на дюйм. ^[9] При установке необходимой минимальной толщины 50 мм ccSPF является одновременно пароизоляционным и воздушным барьером.

В Канаде Национальный строительный кодекс ссылается на два стандарта, которые применяются к производству и установке ccSPF: стандарт материалов CAN/ULC S705.1 и национальный стандарт применения CAN/ULC S705.2. Стандарт установки требует, чтобы все установщики ccSPF в Канаде имели лицензию и имели удостоверение личности с фотографией. ^[10]

Обычно естественный цвет пены — желтый, однако в Канаде все ccSPF, внесенные в списки CCMC, должны иметь уникальный цвет для идентификации на местах. ^[11]

Легкая аэрозольная пена с открытыми порами (ocSPF)

SPF с открытыми порами легкой плотности широко известен как полфунтовая пена. Это полужесткий материал, похожий на губку, который расширяется во время установки и образует небольшие открытые ячейки, заполненные углекислым газом. Благодаря своей способности расширяться в процессе нанесения он заполняет трещины, щели и пустоты и прилипает к неровным поверхностям или основаниям, образуя воздухонепроницаемую изоляцию. ^[12]

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

Способы применения

Азия

Тип использования, хорошо знакомый в странах Юго-Восточной Азии, - это нанесение пены путем распыления ее на нижнюю часть черепицы под высоким давлением из пульверизатора. Затем создается твердый, но гибкий слой жесткой пены, который герметизирует все плитки друг с другом и со стальной конструкцией.

Этот метод распыления, особенно очень популярный в Таиланде, используется не только для предотвращения сильных протечек, но также помогает в качестве изоляции от огромного тепла, которому постоянно подвергаются крыши.

Эта тропическая жара приводит к тому, что стальная опорная конструкция, поддерживающая многие крыши в этой части мира, постоянно расширяется и сжимается, слегка изменяя положение лежащей на ней черепицы. Это смещение в конечном итоге создает небольшие отверстия между плиткой и основанием, через которые может просачиваться дождевая вода, создавая протечки, которые могут повредить оштукатуренные потолки, электропроводку и другие компоненты здания, поддерживающие крышу.

Европа

В Великобритании около 150 000 объектов недвижимости были изолированы пенополиуретаном. Существуют системы, одобренные Британским советом по соглашению для использования в существующих и новых строительных приложениях и способные продемонстрировать соответствие строительным нормам. Однако при неправильном применении или во влажных помещениях изоляция из напыляемой пены может удерживать влагу и разрушить крышу . ^[13] В результате очень немногие ипотечные кредиторы в Великобритании предложат кредит на покупку или рефинансирование любого дома, который имеет изоляцию из напыляемой пены, особенно с закрытыми порами. ^[13]

Северная Америка

Канадский национальный строительный кодекс ссылается на национальный стандарт применения CAN/ULC S705.2, который необходимо соблюдать при всех укладках пенополиуретана с закрытыми порами средней плотности плотностью 2 фунта. Каждый установщик пены средней плотности, наносимой распылением, соответствующей требованиям CAN/ULC-S705.1, должен иметь лицензию на распыление пены и иметь действительное удостоверение личности с фотографией, выданное поставщиком программы обеспечения качества (QAP), подтверждающее, что его лицензия имеет хорошую репутацию.

Соединенные Штаты адаптировались к использованию изоляции распыляемой пеной и новой технологии под названием «Инъекция стен» для модернизации существующей конструкции стен путем сверления небольших отверстий между стеновыми стойками в каркасах конструкций и заполнения пустот менее агрессивной расширяющейся пеной на водной основе. Это позволяет владельцам домов и предприятий экономить энергию за счет создания тепловой оболочки в существующей конструкции.

Преимущества

Изоляция напыляемой пеной, как и другая изоляция, экономит затраты на электроэнергию и снижает счета за коммунальные услуги. Исследования Министерства энергетики США показывают, что 40% энергии дома теряется в результате проникновения воздуха через стены, окна и дверные проемы. Здания, обработанные изоляцией из напыляемой пены, изолируют на 50% лучше, чем традиционные изоляционные материалы.

Правильно развернутая изоляция может быть частью системы, предназначенной для защиты от влаги , что снижает вероятность появления вредной плесени , грибка и гниения древесины.

Помимо контроля температуры и влажности в здании, для снижения шума часто используется изоляция напыляемой пеной. Изоляция из пенопласта служит барьером для воздушных звуков и уменьшает передачу воздушного звука через крышу, пол и стены здания по сравнению с неизолированной конструкцией. ^[14]

В Соединенных Штатах дома, утепленные напыляемой пеной, часто имеют право на налоговые вычеты штата и федерального налога. ^[15]

Изоляция всех типов предотвращает значительные потери энергии. Некоторые типы, включая распыляемую пену, также герметизируют утечки воздуха. Изоляция также может сэкономить энергию в жарком климате за счет сокращения использования кондиционеров.

История пенообразователя и влияние на климат

Большая часть распыляемой пены с закрытыми порами была получена с использованием на основе гидрофторуглерода (ГФУ) пенообразователей , которые обладают высоким потенциалом глобального потепления , что частично или полностью компенсирует климатические преимущества экономии энергии, которую они могут предложить. Глобальные договоры, такие как Монреальский протокол , Киотский протокол , Кигалийская поправка и Парижское соглашение по климату , включают требования по постепенному отказу от использования и замене менее экологически чистых пенообразователей. Агентства по охране окружающей среды США ( EPA (SNAP ) В Соединенных Штатах правило 2015 года в рамках программы «Политика значительных новых альтернатив» ) регламентировало поэтапный отказ от некоторых пенообразователей с высоким ПГП и переход на товары с более низким ПГП. Это правило расширило список альтернатив и ограничило использование гидрофторуглеродов (ГФУ) с высоким ПГП при вспенивании.

Несколько поставщиков распыляемой пены начали поставлять распыляемую пену, выдуваемую Вспенивающие агенты на основе гидрофторолефина (HFO) без этой проблемы по состоянию на начало 2017 года. ^[16] получила всемирный патент В 2002 году компания Foam Supplies Incorporated на экологически чистый пенообразователь нового поколения, не содержащий хлорфторуглеродов (ХФУ), гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) и гидрофторуглеродов (ГФУ), под названием Ecomate® . Он основан на встречающемся в природе метилметаноате .

Влияние на здоровье

Изоляция из напыляемой пены обычно нетоксична только после затвердевания. Во время отверждения аэрозольная пена выделяет газ, который вызывает помутнение зрения и затруднение дыхания. При нанесении продукта рекомендуется использовать защиту всего лица и органов дыхания.

Изоцианаты являются сильными раздражителями глаз, желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Прямой контакт кожи с изоцианатами также может вызвать выраженное воспаление. Некоторые люди говорят, что в начале проблем в их глазах возникает ощущение, будто в них песок. У некоторых появляется сыпь на руках, груди и шее.

Чрезмерное воздействие изоцианатов может повысить чувствительность работников, что приведет к приступам астмы при повторном воздействии. Раздражение дыхательных путей может перерасти в химический бронхит. Дополнительное воздействие может облегчить начало атаки, поскольку для начала атаки требуется меньшее количество изоцианата.

Сообщалось также о спорадических случаях гиперчувствительного пневмонита (ГП) у работников, подвергшихся воздействию изоцианатов. Симптомы могут напоминать грипп: лихорадка, мышечные боли и головные боли. Другие симптомы могут включать сухой кашель, стеснение в груди и затрудненное дыхание. Люди с хроническим HP часто испытывают все более затрудненное дыхание, усталость и потерю веса. У людей с острым HP симптомы обычно появляются через 4–6 часов после заражения. ^[4]

Время отверждения изоляции из напыляемой пены нового поколения очень короткое. После затвердевания пена становится полностью инертной и нетоксичной.

См. также

Ссылки

^ АГ, Байер. «Отто Байер - важные личности в истории Байера» . www.bayer.com . Архивировано из оригинала 30 июля 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.
^ Сеймур, Раймонд Б.; Кауфман, Джордж Б. (1992). «Полиуретаны: класс современных универсальных материалов». Дж. Хим. Образование. 69 (11): 909. Бибкод : 1992ЖЧЭд..69..909С . дои : 10.1021/ed069p909 .
^ «Полиуретаны в хронологии полиуретанов» . Полиуретаны . Архивировано из оригинала 26 августа 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Альтернативы изоляции: изоляция напыляемой пеной» . Архивировано из оригинала 16 апреля 2013 г. Проверено 3 сентября 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Полиуретановые изоляционные материалы» . Архивировано из оригинала 14 августа 2012 г. Проверено 3 сентября 2016 г.
^ «Значения изоляции для выбранных материалов» . Архивировано из оригинала 27 июля 2013 г. Проверено 3 сентября 2016 г.
^ Руководство по программе обучения монтажников жесткой полиуретановой изоляции, наносимой распылением . КУФЦА. 1 октября 2014 г. с. 5.
^ «Напыляемая пена с закрытыми порами — лучший вариант утепления дома» . Монреальский вестник. Архивировано из оригинала 16 сентября 2016 года . Проверено 29 января 2013 г.
^ «Техническая документация | CUFCA» . www.cufca.ca . Архивировано из оригинала 28 июля 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.
^ «Какую пену мне просить? / Как мне узнать, получил ли я то, что просил? | CUFCA» . cufca.ca . Архивировано из оригинала 29 августа 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.
^ «Реестр оценок строительной продукции CMC» . Национальный исследовательский совет Канады . 27 марта 2015 г. Архивировано из оригинала 1 августа 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.
^ Учебное пособие по полужестким открытым ячейкам низкой плотности . Канада: CUFCA. 2014. с. 3.
^ Jump up to: ^а ^б Грэм, Хью. «Мы не можем продать наш дом, потому что он утеплен пенопластом» . Таймс . ISSN 0140-0460 . Проверено 16 октября 2022 г.
^ «Преимущества изоляции пенопластом» . Архивировано из оригинала 18 октября 2019 г. Проверено 18 октября 2019 г.
^ «Федеральные налоговые льготы для повышения энергоэффективности потребителей» . Архивировано из оригинала 2 декабря 2009 г. Проверено 3 сентября 2016 г.
^ Гибсон, Скотт (9 февраля 2017 г.). «Распыляемые пены нового поколения постепенно появляются на рынке» . Консультант по экологическому строительству . The Taunton Press, Inc. Архивировано из оригинала 8 января 2021 года . Проверено 4 января 2021 г.

Внешние ссылки

Хазаби, Мустафа (23 июля 2015 г.). «Исследование изоляции из напыляемой пены на основе биополиола, обогащенной натуральными волокнами» (PDF) . Университет Торонто . Проверено 4 января 2021 г.

[1] АГ, Байер. «Отто Байер - важные личности в истории Байера» . www.bayer.com . Архивировано из оригинала 30 июля 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.

[Seymour-2] Сеймур, Раймонд Б.; Кауфман, Джордж Б. (1992). «Полиуретаны: класс современных универсальных материалов». Дж. Хим. Образование. 69 (11): 909. Бибкод : 1992ЖЧЭд..69..909С . дои : 10.1021/ed069p909 .

[3] «Полиуретаны в хронологии полиуретанов» . Полиуретаны . Архивировано из оригинала 26 августа 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.

[toolbase-4] Jump up to: ^а ^б «Альтернативы изоляции: изоляция напыляемой пеной» . Архивировано из оригинала 16 апреля 2013 г. Проверено 3 сентября 2016 г.

[energysavers-5] Jump up to: ^а ^б «Полиуретановые изоляционные материалы» . Архивировано из оригинала 14 августа 2012 г. Проверено 3 сентября 2016 г.

[colorado-6] «Значения изоляции для выбранных материалов» . Архивировано из оригинала 27 июля 2013 г. Проверено 3 сентября 2016 г.

[7] Руководство по программе обучения монтажников жесткой полиуретановой изоляции, наносимой распылением . КУФЦА. 1 октября 2014 г. с. 5.

[8] «Напыляемая пена с закрытыми порами — лучший вариант утепления дома» . Монреальский вестник. Архивировано из оригинала 16 сентября 2016 года . Проверено 29 января 2013 г.

[9] «Техническая документация | CUFCA» . www.cufca.ca . Архивировано из оригинала 28 июля 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.

[10] «Какую пену мне просить? / Как мне узнать, получил ли я то, что просил? | CUFCA» . cufca.ca . Архивировано из оригинала 29 августа 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.

[11] «Реестр оценок строительной продукции CMC» . Национальный исследовательский совет Канады . 27 марта 2015 г. Архивировано из оригинала 1 августа 2016 г. Проверено 3 августа 2016 г.

[12] Учебное пособие по полужестким открытым ячейкам низкой плотности . Канада: CUFCA. 2014. с. 3.

[:0-13] Jump up to: ^а ^б Грэм, Хью. «Мы не можем продать наш дом, потому что он утеплен пенопластом» . Таймс . ISSN 0140-0460 . Проверено 16 октября 2022 г.

[swis-14] «Преимущества изоляции пенопластом» . Архивировано из оригинала 18 октября 2019 г. Проверено 18 октября 2019 г.

[energystar-15] «Федеральные налоговые льготы для повышения энергоэффективности потребителей» . Архивировано из оригинала 2 декабря 2009 г. Проверено 3 сентября 2016 г.

[16] Гибсон, Скотт (9 февраля 2017 г.). «Распыляемые пены нового поколения постепенно появляются на рынке» . Консультант по экологическому строительству . The Taunton Press, Inc. Архивировано из оригинала 8 января 2021 года . Проверено 4 января 2021 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]