Полиуретан в начале своего пути был встречен в штыки, а сегодня этот материал с уникальными особенностями используется повсеместно: он годится и для строительства дачного коттеджа, и для изоляции космического корабля. Более широкому распространению этого материала в России мешают устаревшие строительные нормативы.
Фото: NASA
Отзданий дообуви
В1937 году над непонятным материалом, изобретенным немецким химиком Отто Байером, смеялись воткрытую. Однако семь лет спустя вГермании был налажен промышленный выпуск полиуретана; в60-е годы прошлого века наступила эра пенополиуретана.
Пенополиуретан (ППУ) — действительно уникальный материал, соединивший всебе прочность, эластичность, низкую водопроницаемость итеплопроводность, атакже высокую адгезию (способность ксцеплению) сдругими строительными материалами. Извсех изоляционных материалов ППУ— один изсамых эффективных инадежных. Современное развитие полиуретановых технологий направлено впервую очередь наизменение технологических процессов иуменьшение использования нефтяных продуктов.Так, немецкий концерн Covestro разработал технологию получения полиола— важнейшего компонента пенополиуретана— издиоксида углерода ив этом году запустил еев промышленном масштабе. Для индустрии пластмасс появление этого нового источника сырья стало значительным экономико-экологическим прорывом.
Сегодня изпенополиуретана нетолько строят, нои делают влагостойкую спецодежду иобувь, доски для серфинга, материалы для творчества имногое другое. Мировая звезда архитектуры идизайна Заха Хадид создала изпенополиуретана десятки интерьерных арт-объектов: повнешнему виду ППУ может походить нанатуральный камень, дерево или дажелед. Изпенополиуретана изготавливают ивнешний декор для зданий ипомещений— всевозможные лепные украшения, которые выглядят как гипсовые, однако нежелтеют современем, неосыпаются иживут гораздо дольше.
Поданным Европейской ассоциации производителей диизоционатов иполиолов (ISOPA), вполиуретановой промышленности Европы сегодня работают23,5тыс. компаний, где заняты 817тыс. сотрудников; объем рынка выпускаемой ими продукции превышает €125 млрд вгод. Кроме того, более 71тыс. компаний более чем с2 млн сотрудников косвенно вовлечены вевропейский полиуретановый рынок.
Нормативный тормоз
Россия вевропейском процессе производства ипереработки пенополиуретанов пока играет незначительную роль. Исполнительный директор Национальной ассоциации производителей панелей изППУ (НАППАН) Алексей Горохов говорит, что рынок полиуретановых материалов вРоссии отстает отевропейского примерно надесятьлет.
Нароссийском рынке используется ППУ отечественного производства, который нехуже импортного: при его выпуске используются теже европейские технологии. Применять пенополиуретан встроительстве шире, чем это происходит сейчас, мешают устаревшие нормативные отраслевые документы, разработанные еще в50-х годах прошлого века. «Как только нормативная база будет модернизирована, ППУ начнет завоевывать рынок»,— уверен Алексей Горохов. Совместно сСанкт-Петербургским политехническим университетом НАППАН разработала документы поприменению новых материалов. Два года назад назаседании совета помодернизации экономики при президенте РФпредложения ассоциации были одобрены. Вближайшие несколько лет строительные нормативы будут актуализированы сучетом использованияППУ, азначит, перед этим материалом откроются перспективы захвата рынка.
Другие причины ограниченного использования ППУ вРоссии— высокая стоимость этого материала инеосведомленность массового потребителя оего свойствах. Менеджер пореализации компании «ППУ XXI век» Игорь Жабин приводит такой пример. При возведении дачных домов впроект обычно включают самые дешевые утеплители. Однако через четыре-пять лет эксплуатации, когда паропроницаемая минеральная вата перестает гретьдом, хозяева задумываются оболее качественном утеплении изаказывают напылениеППУ, которое стоит внесколько раз дороже минваты, ноне поддается воздействию влаги.
Вкомпании «Техностиль КЗЛМК» отмечают, что дело еще ив классе горючести материалов. Самый распространенный утеплитель— минвата имеет класс горючести НГ(негорючие материалы). Утеплитель для сэндвич-панелей пенополиизоцианурат имеет класс Г1 (слабогорючие материалы), пенополиуретан— Г3 иГ4 (нормально горючие исильно горючие). Тем неменее даже посуществующим нормативам материалы классаГ1 подходят для большинства строений.
Сэндвич сполиуретаном
Как известно, здания являются самым большим источником выбросов углекислого газа, образующегося при выработке тепловой энергии,— это треть всех глобальных выбросов CO₂. Кроме того, наздания приходится 40% общемирового энергопотребления. Благодаря своим энергоэффективным свойствам пенополиуретан нашел широкое применение нарынке стройматериалов. Это сэндвич-панели сППУ, которые обладают высокими теплоизоляционными показателями иприменяются встроительстве энергоэффективных домов.
Так, здания детских садов, какие сегодня строятся вГермании, потребляют всего 12кВт·ч на1кв. м вгод. ВРоссии нормативные расходы наотопление таких помещении в13 раз выше.
ВВеликобритании коттеджи состенами иперегородками изсэндвич-панелей ивнутренней изоляцией изППУ строят с70-х годов прошлого века. Пенополиуретановые плиты массово используют вШвейцарии, Германии иФранции для домиков-шале изагородных коттеджей, ав Норвегии ППУ применяют нетолько для внутренних перегородок, нои для несущих стен вжилых домах— короб издерева, облицованный металлом, заполняется полиуретановой начинкой.
Нароссийском рынке конструкционных сэндвич-панелей доля ППУ составляет 29%. Это самый освоенный сегмент для полиуретана вРоссии (не считая монтажных пен, которые издругих материалов просто неизготавливаются). ВЕвропе средняя доля ППУ всэндвич-панелях достигает 67%.
«Перспективное направление использования ППУ— это теплоизоляция»,— считает Алексей Горохов. ВРоссии утеплитель изполиуретана производят ввиде плит, облицованных фольгой. Получается материал, повлагостойкости иогнеупорности значительно превосходящий широко используемую минеральную вату. Ктомуже плиты ППУ придает кровле прочность. «Полистирольный утеплитель, который унас сейчас применяют, непрочен, онплохо выдерживает вес людей, которые, например, чистят крышу отснега. Через три-четыре года новую кровлю приходится латать, ачерез семь-восемь лет она уже вся состоит иззаплаток. ППУ делает кровлю более долговечной»,— объясняет эксперт. Помимо прекрасных изолирующих свойств такие кровли еще ипротивостоят образованию наледи исосулек, что для России сее холодным климатом более чем актуально.
Несмотря насвои превосходные характеристики, полиуретан занимает нароссийском рынке кровельных теплоизоляционных материалов менее 2% (в европейских странах— 17%). ВСША 76% плоских кровель изготовлены сиспользованием пенополиуретана вкачестве утеплителя. ВНидерландах жестким ламинированным полиуретаном покрывают крыши зданий идля утепления, идля прочности. Более широкому использованию теплоизоляционных плит для утепления кровель вРоссии опятьже мешают устаревшие строительные нормативы.
Вполной изоляции
Еще одно направление виспользовании пенополиуретана— утепление иизоляция поверхностей спомощью монтажной пены инапыления. Главные плюсы ППУ-покрытий— высокая скорость нанесения, низкие трудозатраты иневысокая цена. Интересное применение полиуретановым покрытиям нашли городские власти Нью-Йорка. Ураган «Сэнди» в2012 году частично разрушил одну изважных туристических достопримечательностей— манхэттенский квартал Морской порт, где находятся исторические здания, популярные рестораны имагазины. Чтобы быстрее привести впорядок эту часть города кначалу туристического сезона, городские власти нашли малобюджетное решение: собрать многоуровневое «здание» изподержанных грузовых контейнеров.
Контейнеры привезли наместо, вырезали проемы для дверей иокон иподвели кним коммуникации. Снаружи ихпокрыли жестким закрытоячеистымППУ. Навнутреннюю поверхность был напылен тонкий слой жидкогоППУ. После этого стены изнутри закрыли листами фанеры, поверх которых нанесли чистовую отделку. Так 11контейнеров задвое суток были превращены вмодные бутики. Операции сППУ наобъекте выполняли всего двое рабочих.
Изолирующие свойства полиуретана использовали вовремя реконструкции Кливлендского музея искусств вОгайо. Первоначально здание непредполагали ремонтировать— собирались лишь пристроить дополнительные музейные площади. Однако входе работ обнаружилось, что теплоизоляция изстекловаты разрушилась ипропиталась влагой. Это угрожало экспонатам. Стекловату удалили, ана стены напылили тонкий слой пенополиуретана. Поверхности суммарной площадью 50тыс.кв. м получили бесшовную защиту. Работы были выполнены силами трех рабочих занесколько дней, апервоначальный бюджет стройки почти неизменился.
Музей «Летная гавань» встолице Эстонии Таллине своим существованием обязан полиуретану. Музей занимает бывшие ангары для военных гидросамолетов, представляющие собой архитектурно-историческую ценность. Три объединенных между собой ангара слитыми железобетонными куполами уже начинали разрушаться: высокая влажность воздуха, идущего сБалтики, ветер иперепады температур оказались губительны, поскольку толщина бетонных кровель вотдельных местах непревышала четырех сантиметров. Спасти уникальные сооружения удалось спомощью пенополиуретана. Наповерхности был напылен слойППУ, который неутяжелил кровлю изащитил ееот воздействия внешней среды. Внастоящее время вмузее экспонируются различные объекты водного транспорта— отисторических досовременных.
Нехолодно, нежарко
Пенополиуретан быстро доказал свою незаменимость вэкстремальных условиях, вчастности вАнтарктиде, где зафиксирован абсолютный рекорд холода нанашей планете— минус86,9 градуса. Его активно используют при строительстве антарктических станций. Например, американская станция «Амундсен— Скотт» наЮжном полюсе возведена сприменением теплоизоляционных панелей идополнительным ППУ-утеплителем. Пенополистирол использует при строительстве своей первой антарктической станции иБелоруссия.
ВРоссии структурные панели изпенополиуретана ижидкое напыление ППУ применяются вусловиях Крайнего Севера для изоляции трубопроводов («скорлупа» изполиуретана выдерживает температуру от-140 до+180°С), атакже буровых платформ идругих установок.
Пенополиуретан вкосмос вывела NASA. Инженеры немного переработали материал для усиления прочности, иППУ обеспечил термоизоляцию топливных баков «Шаттл», вкоторые закачивалось жидкое топливо стемпературой ниже 250 градусов. Вроссийской космонавтике пенополиуретан применялся для изоляции топливных баков ракеты-носителя «Энергия», выводившей на околоземную орбиту советский челнок «Буран».