Это особенно актуально для построек из дерева как сильногорючего легковоспламеняемого материала. Пенополиуретан (ППУ) относится к широко используемым утеплителям. Отличается низкой теплопроводностью и гигроскопичностью, хорошей фиксацией к разным основам и длительным сроком службы. При всех преимуществах вопрос о его пожарной безопасности регулярно возникает как у строителей, так и у потенциальных владельцев домов. Используется теплоизоляция и для других объектов (ангары, цеха), где сохраняется риск возгорания от сварки и высоких температур.
Состав утеплителя ППУ
Пенополиуретан состоит из двух составляющих – полиола (компонента А) и изоцианата (компонента В). Первый определяет скорость вспенивания и плотность материала, а второй влияет на прочность и эластичность. Оба представляют собой вязкие жидкости с характерным запахом, цвет которых варьируется от светло-желтого до темно-коричневого. Полиол безвредный и не взрывоопасный, но может расслаиваться при долгом хранении. Перед использованием его обязательно нужно перемешивать. Изоцианат более токсичный и пожароопасный. При нахождении на воздухе образует нерастворимую в воде пленку, но необходимости в его перемешивании нет. В сырье обычно добавляется еще одно вещество – катализатор (компонент С). Это нужно для ускорения вспенивания и отверждения пены.
Структура пенополиуретана
Все компоненты вступают во взаимодействие друг с другом и образуют структуру материала. ППУ имеет ячеистое строение, на 95% заполненное воздухом. Ячейки могут быть открытыми или закрытыми, что определяет плотность утеплителя, степень его тепло-, влаго- и шумоизоляции. Сами ячейки полимерные, но их внутреннее содержимое – это воздух или фреон. Это обеспечивает легкость и возможность утепления конструкций малой толщины (например, металлических) без увеличения нагрузки. ППУ-изоляция влагостойкая и обладает одним из самых низких показателей теплопроводности. Сплошной бесшовный слой не создает мостиков холода, а высокая адгезия сохраняет сцепляемость изоляционного слоя с основой на многие годы. Эксплуатировать утеплитель можно при рабочей температуре до +130°С.
Раньше в его составе не было специальных компонентов для снижения горючести (антипиренов), так как они влияют на отдельные характеристики и срок годности. Их добавляли непосредственно перед напылением, чтобы сократить время взаимодействия с сырьем. Но это не обеспечивало должного уровня пожаробезопасности – чаще всего, из-за неправильного расчета. В настоящее время материал содержит антипирены. В основном это недорогой трихлорпропилфосфат или триэтилфосфат с улучшенными противопожарными свойствами.
Благодаря этому ППУ можно отнести к разряду не только умеренновоспламенающихся, но и самозатухающих материалов. После устранения источника огня его горение не продолжается и не распространяется дальше на строительные конструкции. Важно и то, что изоляция не тлеет.
Основные виды пенополиуретана
В зависимости от структуры и плотности классифицируется на два типа:
- Жесткий. Это утеплитель с закрытой ячеистой структурой, отличающийся повышенной плотностью (30-60 кг/м3). Обладает высокой степенью теплосбережения и влагостойкости. Образует однородный слой без швов и может использоваться с разной основой (металл, кирпич, древесина). Частой сферой применения является утепление фасада и фундамента домов. Используется для складов, бань, хозпостроек и помещений с повышенной влажностью.
- Мягкий. Это открытоячеистый изоляционный материал плотностью в пределах 8-15 кг/м3. Не обладает устойчивостью к влаге. Коэффициент его влагопоглощения – 15%, что в 3-4 раза выше, чем у жесткого. Это важно учесть при выборе сферы его применения. В жилых домах потребуется дополнительный пароизоляционный слой. Но у него высокое шумопоглощение. Подходит материал для внутренней изоляции стен, перекрытий, полов, мансард и террас.
По методу получения и использования также различают два вида:
- Заливочный. Утеплитель бывает обоих типов – как жестким, так и мягким. Похож на губку с застывшими пузырьками воздуха. Для работы компоненты смешиваются и заливаются в пресс-форму. В отличие от напыляемого, вспенивается сырье не сразу, а в течение 20-60 секунд. Это объясняется тем, что для получения теплоизоляционных панелей или скорлуп ППУ для труб нужно заполнение всего объема емкости. Необходимо также поддержание температурного режима для компонентов и формы, а также выполнение других технологических процессов.
- Напыляемый. Распространенный способ нанесения ППУ-изоляции на поверхность с помощью специальной установки. В ней смешиваются основные компоненты сырья (полиол и изоцианат), а затем под давлением сжатого воздуха распыляются из пистолета. Время старта – всего 3-5 секунд. На выходе образуется слой плотностью 30-60 кг/м3. Быстро застывает и обладает хорошей адгезией к разной основе. Но важно, чтобы температура поверхности была не ниже +10°C, иначе изоляция будет стекать. Тепло обеспечивает лучшую вспениваемость материала.
Классификация материалов по степени горючести
Согласно принятой терминологии, горение определяется как химический процесс окисления с выделением тепла, свечения и пламени (дыма). Наличие свечения и пламени – это огонь, а только дыма – тление. Началом процесса является возгорание. Если оно происходит без внешнего воздействие, то это самовозгорание, а при наличии источника огня – воспламенение.
Пожарная безопасность строительных и изоляционных материалов определяется по возможности возгорания и распространения огня, по сопротивлению пламени и времени самостоятельного горения. За исключением негорючих материалов (бетон, кирпич, базальтовая вата, керамзит), все остальные относятся к горючим и распределяются на 4 группы: слабогорючие (Г1), умеренногорючие (Г2), нормальногорючие (Г3) и сильногорючие (Г4).
Первая группа самостоятельно не горит, имеет температуру дымовых газов до +135°C и разрушается минимально. Вторая горит около 30 с (до +235°C), а третья – до 300 с (до +450°C), разрушаясь только на 50%. Четвертая группа наиболее опасная – самостоятельно горит дольше 300 секунд с нагревом газов свыше +450°C и почти целиком разрушается. Определяют горючесть утеплителя на нескольких образцах, помещая их в печь и фиксируя показатели.
Выводы о пожароопасности ППУ
Большинство используемых пенополиуретанов, как и других полимерных утеплителей, относится к группам Г2 и Г3. Есть и марки, соответствующие группе Г1. Но в основном применяют второй и третий тип. Это означает, что без воздействия открытого источника огня материал не самовозгорается и не поддерживает горение. При затухании огня самостоятельно не горит и не распространяет пламя. Испытание показали, что даже при попадании расплавленного металла или искр от сварки утеплитель не возгорается. Как максимум, вспыхивает на 5-10 секунд. Благодаря мелкоячеистой структуре (особенно закрытой) не происходит глубокого прогрева материала. Термическое воздействие успевает захватить только поверхностный слой. А с учетом того что при строительстве жилых домов поверх утеплителя всегда выполняется отделка, то прямое воздействие огня на ППУ маловероятно.
Последствия горения
Одним из принципиальных вопросов является и степень токсичности материала. Если предположить, что возгорание строительных конструкций все же произошло, то какими будут последствия? При горении пенополиуретан выделяет в основном углекислый газ и в небольших количествах оксид азота и монооксид углерода. Безусловно, все эти соединения ядовиты и небезопасны.
Однако благодаря структуре масса ППУ намного меньше массы строительных и отдельных материалов. Соответственно, и токсинов будет выделяться значительно меньше.
Как повысить пожаробезопасность ППУ?
Рекомендации такие же, как и при использовании других умеренногорючих или нормальногорючих утеплителей. Первый способ – выбирать изоляционный материал с антипиренами. Их добавление в сырье влияет на цену утеплителя и может менять другие его свойства. Тем не менее, лучше перестраховаться. Самостоятельно выбирать и добавлять в пенный утеплитель огнезащитные вещества-антипирены нельзя!
Второй способ – обработать пенополиуретан защитными смесями, препятствующими доступу кислорода. Это минимизирует вероятность того, что огонь доберется до утеплителя. Различные защитные покрытия применяются не только для жилых строений, но и для промышленных, технических и складских объектов с высоким риском возгорания. И третий – выполнять отделку стен панелями и другими материалами, закрывая слой изоляции.
Заключение
По степени пожаробезопасности пенополиуретан находится в одном ряду с большинством полимерных утеплителей, а отдельные из них даже превосходит. В зависимости от сферы применения нужно выбирать материал с соответствующей степенью горючести. Если риск возгорания высокий, то изоляция должна быть категории Г2. Если строительные материалы не относятся к горючим (например, металлический каркас для ангара), а внутри помещений не выполняются сварка и иные работы, то допускается изоляция со степенью горючести Г3. Есть и много других факторов, которые нужно учесть.
Соответственно, при самостоятельном выборе утеплителя для дома или другого строения лучше проконсультироваться со специалистами.