Скорлупы ППУ и скорлпупы ППС – что выбрать для теплоизоляции труб?

Сегодня на ринге 2 отличных теплоизоляционных материала – пенополиуретан (ППУ) и пенополистирол (ППС). Оба относятся к группе пенопластов, у обоих много поклонников и растущая популярность. ППУ называют дорогим лидером в рейтинге теплоизоляционных изделий для трубопроводов, ППС – доступным золотым середнячком. Какому же материалу отдать предпочтение? Усложним задачу – рассмотрим не просто маты из этих продуктов, а скорлупы, т.е. специальные полые цилиндры, которые удобно надевать на трубы. Параметры для оценки материалов возьмем по максимуму – теплопроводность, тепловое сопротивление (R), сохранность тепловых характеристик, термическая стабильность, реакция на огонь, гидроизоляция, механическая прочность. Тогда и результаты будут объективнее.

Пенополиуретан: причина уникальных свойств

Пенополиуретан – это смесь 2 основных компонентов - полиизоцианата и полиола, полученная под давлением в специальной шлюзовой камере. Для получения пены в реакцию включают специальные вещества, которые впрыскивают в смесь инертный газ, чаще всего - углекислый.

Газ остается внутри пены в виде многочисленных мелких пузырьков даже после ее затвердевания. Образуется мелкоячеистая структура, образованная на 95-98% из закрытых пор, наполненных инертным газом, и супердлинных цепочек из молекул полимера. Связи как между молекулами в цепочке, так и между цепочками настолько прочные, что их не может разорвать ни вода, ни механические воздействия, ни современные растворители.

Такая структура обеспечивает:

• минимальную теплопроводность (газы не проводят тепло);

• небольшой вес изделия;

• повышенную влагостойкость;

• увеличенную прочность на сжатие.

Производят 2 вида пенополиуретан: стандартный - PUR и с изоциануратом – PIR. PUR-пена является используется в широком спектре приложений, таких как утепление стен, крыш и трубопроводов. Пенополиизоцианурат (PIR) - это усовершенствованный вариант PUR, который содержит добавки, улучшающие его огнестойкость, поэтому его применяют в пожароопасных местах и для трубопроводов с высокой температурой рабочего потока.

Пенополистирол – технология изготовления и основные свойства

Пенополистирол (ППС) - ППС существует в 4 видах: беспрессовый (EPS), экструдированный (XPS), прессовый, автоклавный.

Наиболее популярные марки беспрессового ППС – ПСБ, ПСБ-С (самозатухающий).

С беспрессовым пенополистиролом мы встречается на каждом шагу – это защитная упаковка, декоративные изделия, поддоны, одноразовая изотермическая упаковка для замороженных продуктов, утеплитель стен и потолков. Это очень легкий материал, на 98% состоящий из воздуха. Именно за счет большого объема воздуха, заключенного в шаровидные гранулы, пенополистирол и имеет уникальные теплоизоляционные свойства.

Для производства EPS используют вспенивающийся полистирол, в котором гранулы стирола (органического соединения) соединены с порофором –легкокипящим углеводородом. Чаще всего это безвредный пентан или его модификации. Исходные гранулы обрабатывают водяным паром при температуре около 100 ^оС. При этом порофор испаряется, гранулы увеличиваются в объеме от 30 до 50 раз, внутри них образуется мелкоячеистая структура. Полученный на этом этапе полуфабрикат загружается в специальный отстойник для выравнивания за счет диффузии давления воздуха внутри гранул и атмосферным давлением.

Выдержанные гранулы помещают в закрытую форму нужной конфигурации и снова обрабатывают паром. Гранулы еще больше увеличиваются в размерах, слипаются и образуют монолитный блок с гладкой поверхностью.

Заключительным этапом является сушка блока, в процессе которой происходит выпаривание лишней влаги в атмосферу.

Впервые беспрессовый ППС был изготовлен во Франции в 1928 году. В СССР в 1958 году был выпущена марка ПСБ, а в 1961 году налажен выпуск марки ПСБ-С.

Экструдированный пенополистирол получают по другой технологии. На первом этапе производства смешиваются первичный полистирол в гранулах и специальные добавки, в том числе антипирены. Смесь расплавляется и в нее впрыскивается под высоким давлением газообразующий агент. В результате получается материал с равномерно распределенными воздушными порами. Расплав поступает в вакуумную камеру, где начинает расширяться, как гель для бритья при выходе из аэрозольного баллончика. Резкое понижение температуры фиксирует объем и расположение воздушных пор.

Отличие EPS от XPS заключается в структуре:

• EPS – это склеенные между собой шарики с воздухом;

• XPS – однородная структура с равномерно распределенными закрытыми воздушными порами.

Экструдированный пенополистирол, в отличие от беспрессового, имеет:

• лучшие теплоизоляционные свойства  (EPS теряет тепло из-за пустот между шариками);

• более высокую прочность на сжатие;

• повышенное сопротивление диффузии водяного пара (EPS 30-70; XPS - 80-250).

• высокую однородность в сочетании с механической прочностью;

• устойчивость к циклам замораживания и оттаивания;

• отличную влагонепроницаемость;

• длительное сохранение формы и размеров.

Эта модификация пенополистирола проигрывает только в одном – цене. XPS дороже EPS, но все же дешевле пенополиуретана.

Обе модификации экологичны, производятся по бесфреоновой технологии, подлежат вторичной переработке.

Сравнение пенополиуретана и пенополистирола по основным параметрам

Характеристики	Пенополиуретан	Пенополистирол	Минеральная вата
Теплопроводность (чем меньше, тем лучше) Вт/(м·К)	0,022 – 0,029	0,030 – 0,040	0,035 – 0,045
Толщина слоя теплоизоляции с одинаковой теплопроводностью (мм)	80	160	200
Влагопоглощение (в процентах к объему) за 24 часа.	1-2%	3-5%	1-3%
Предельная температура использования (термическая стабильность)1	140оС	80оС	450оС
Тепловое сопротивление (чем выше, тем лучше)	10-17	2-10	3-4
Устойчивость к химикатам	Устойчив к маслам и нефтепродуктам, большинству растворителей на основе воды и некоторым органическим растворителям, окислитеям и кислотам: серной, соляной, уксусной.	Чувствителен к действию органических растворителей (ацетон, толуол, бензол), легких углеводородов (бензин, керосин, солярка), щелочей, органических кислот, некоторых видов клея.	Стабильна по отношению к большинству химических веществ
Устойчивость к плесени и гниению	Не гниет, за счет гладкой поверхности плесень не образовывается	Не гниет, плесень может образоваться на поверхности
Огнестойкость	Высокая, особенно у PIR	Без добавления антипиренов подвержен горению, выделяет едкий дым.	Высокая
Разрушение от ультрафиолета	да	да	нет
Скорость потери теплоизоляционных свойств 2	1,55% за 12 лет	21% за 12 лет	Не измерялась
Механическая прочность	Высокая	Хрупкий, неустойчив к физическим воздействиям	Высокая
Удобство монтажа (в баллах от 1 до 5)	4	5	1
Возможность создания сложных форм 3	С ограничением	Без ограничений	Без ограничений
Стоимость материала в условных единицах за 1 м2	1	0,6	0,5 + дополнительные элементы: контробрешетка, пароизоляция +время на установку.
Срок службы без потери качества	25-30 лет	15-20 лет	5-7 лет

 

1. Жесткий пенополиуретан термически стабилен, не размягчается и не плавится, разрыв химических связей начинается лишь около температуры 200 °С; при этом пенополистирол начинает размягчаться и менять свои свойства около температуры 110-120°С
   В течение короткого периода времени PIR выдерживают без побочных эффектов до 250°С; тогда как пенополистирол выдерживает температуру примерно до 80°C.

2. Качество теплоизоляционных свойство меняется за счет диффузии газа из ячеек полимера в атмосферу. Структура ППУ делает этот процесс значительно более медленным.

3. Скорлупа ППС режется из формованных блоков пенополистирола, поэтому можно создать любые формы, в том числе и для изоляции нескольких соседних труб. Скорлупа ППУ чаще всего отливается в готовые формы, поэтому существуют некоторые ограничения, связанные с формой для заливки.

Итак, по всем позициям, кроме одной – стоимости – пенополиуретан выигрывает у пенополистирола. Как правило, скорлупа ППС на 40% дешевле скорлупы ППУ. Однако, если сравнить остальные характеристики и самое главное, период эксплуатации без потери качества, то вывод очевиден – пенополиуретан превосходит по характеристикам пенополистирол в вопросе утепления трубопровода. 

Еще больше замечательных свойств ППУ-скорлупы вам назовут менеджеры завода теплоизоляции АМАКС. Они помогут выбрать наиболее подходящую толщину, конфигурацию и защитную оболочку этого изделия конкретно под условия эксплуатации ваших труб.