Pages Navigation Menu

Современные технологии производства энергоэффективных сэндвич – панелей с пенополиуретановым наполнением.

На сегодняшний день на рынке широко представлены секционные, сдвижные и распашные ворота, изготовленные с использованием сэндвич-панелей.

Сэндвич-панель – это многослойная композитная строительная конструкция, в которой выгодно сочетаются свойства всех используемых материалов. В конструкции полотна ворот производители применяют различные виды сэндвич-панелей, отличающихся по толщине и технологии изготовления. Состоит сэндвич-панель из двух металлических оболочек, изготовленных из профилированного стального листа с полимерным покрытием толщиной 0,35-0,5мм. Пространство между панелями заполняется пенополиуретаном для придания готовой панели необходимых прочностных и теплозащитных свойств.

Представляет собой пенополиуретан готовую к переработке жидкую смесь, поставляемую в виде двух- или многокомпонентных систем. Нанесение осуществляется методом заливки. Максимум объема (95%) занимают полости и поры, заполненные газом с низкой теплопроводностью, причем доля замкнутых пор достигает 90-95%. Остальные 5% занимает твердая полимерная матрица.

Обладая превосходными теплоизоляционными характеристиками, небольшой массой, отличной адгезией к внешним листам, высокой химической и термостойкостью, пенополиуретан является абсолютным лидером среди материалов, используемых в качестве энергоэффективного наполнителя.

Вспенивающие агенты

Для получения качественной сэндвич – панели, полиуретан, в процессе нанесения, должен быть вспенен при помощи специальных реагентов. В качестве вспенивающего агента до начала 90-х годов широко использовался фреон-11 (трихлорфторметан). Он обладал целым рядом преимуществ: химически инертен, не горюч, имеет самую низкую теплопроводность из всех газов, применяемых для вспенивания. Однако, способность разрушать озоновый слой стала препятствием на пути его использования, и в соответствии со взятыми на себя нашей страной международными обязательствами, выпуск фреона-11 был прекращен в 2001 году.

*Физические свойства трихлорфторметана

СвойствоЗначение

Плотность (p) при 0 °C1.5432 г/см3

Плотность (p) при 18.82 °C1.4905 г/см3

Критическая температура (Tc)198 °C (471 K)

Критическое давление (pc)4.410 МПа (44.1 атм)

Критическая плотность (pc)4.151 моль.л-1

Показатель преломления (n) at 20 °C, D1.3821

Дипольный момент0.450 D

Коэффициент возможности истощения озонового слоя (ODP)1 (по определению)

Потенциал глобального потепления (GWP)4600 (CO2 = 1)

В последующие годы было исследовано и апробировано в отношении технологической пригодности, токсичности, воздействия на окружающую среду и экономическую целесообразность большое количество альтернативных вспенивающих агентов.

В их числе:

гидрохлорфторуглероды (ГФХУ): ГФХУ-123, 141-б, 22, 142-б;

гидрофторуглероды (ГФУ): ГФУ 134а, 350, 245;

углеводороды: н-пентан, изопентан и циклопентан;

углекислый газ (CO2).

Наиболее безопасными и технологичными методами вспенивания пенополиуретана, не оказывающими влияния на экологию, сегодня являются методы углеводородного и водного вспенивания. Попробуем разобраться, какой из этих методов позволяет получить более качественное заполнение сэндвич-панели.

Углеводородное вспенивание

В данном случае в качестве вспенивающего агента используются углеводороды (н-пентан, изопентан, циклопентан и др.) с небольшим добавлением воды.

Метод углеводородного вспенивания с использованием пентана хотя и требует более сложного и дорогостоящего оборудования, но позволяет получить пенополиуретан, обладающий более высокими эксплуатационными характеристиками по сравнению с аналогами. Коэффициент теплопроводности газа, образующегося при вспенивании пентаном ниже, чем при использовании чисто водного вспенивания (см. таблицу 1), а, следовательно, панель, заполненная пенополиуретаном на пентане, обеспечивает лучшую теплоизоляцию.

Преимущества

Использование в качестве вспенивателя пентана дает возможность работать при меньшей плотности. Заливочная плотность пены на пентане составляет 42 кг/м3 (см. таблицу 1) против 45-50кг в случае водного вспенивания. Это означает, что при одинаковых размерах сэндвич-панель с заполнением пентан-вспененным полиуретаном, будет более легкой по сравнению с СО2- вспененным полиуретаном. Что, в конечном счете, снижает вес всей подвижной ограждающей конструкции в целом и позволяет снизить нагрузку на ее элементы, сделать ее более надежной и экономичной.

Мелкая равномерная пористость пены дает возможность получить максимальные теплоизоляционные характеристики.

Водное вспенивание

В случае применения водного вспенивания основным агентом является углекислый газ, образующийся в результате реакции одного из компонентов полиуретана (изоцианата) с водой.

Таблица 1

Параметр

Углеводородное вспенивание

Водное

вспенивание

Вспенивающий агент

Вода и углеводороды (н-пентан, изопентан, циклопентан, изобутан)

Вода (точнее, CO2, образующийся в реакции изоцианата с водой)

Тип вспенивания

Химический (в стадии инициации) и физический (в стадии роста пены)

Химический на всех стадиях

Свойства вспенивателя

Для н-пентана

Для CO2

Коэффициент теплопроводности газа, мВт/м•К

13,7 при 10оС

15,0 при 25оС

15,3 при 10оС

16,1 при 25оС

Коэффициент теплопроводности пены, мВт/м•К

18-20

23-27

Заливочная плотность пены кг/м3

38-42

45-55

Безопасность использования

Пенополиуретаны относятся к органическим горючим материалам. В сэндвич-панели пенополиуретан всегда изолирован от открытого пламени уплотнениями и листами металла, поэтому его горение сводится к химическому разложению с выделением дыма. Горючесть пенополиуретана, а, соответственно, и количество дымных веществ, выделяемых при повышении температуры, определяется плотностью пенополиуретана и наличием пламя гасящих добавок.

Выводы

Исходя из всего сказанного, метод углеводородного вспенивания позволяет добиться лучших характеристик пенополиуретана, а, следовательно, повысить эксплуатационные характеристики сэндвич-панелей, а также изготавливаемых из них подвижных ограждающих конструкций:

лучшее энергосбережение за счет высоких теплоизоляционных характеристик;

высокая прочность за счет лучшей адгезии к металлическим листам панели;

экономичность и технологичность конструкции за счет меньшего веса полотна ворот;

долговечность конструкции за счет устойчивости наполнителя к старению.

Ян Ребане, коммерческий директор компании “Эластокам”