Рассмотрим отличия между водной и фреоновой системами для напыления пенополиуретана (ППУ).
Фреоновых систем большое разнообразие. Особенно их развитие активно началось, когда 1 января 1989 года вступил в силу «Монреальский протокол» по веществам, разрушающих озоновый слой. Еще в 1973 году Франк Шервуд Роуланд и Марио Молина из Университета Калифорнии, выяснили, что молекулы хлорфторуглеродов (ХФУ) стойки в атмосфере, а в средних слоях стратосферы под действием УФ-излучения распадаются с образованием хлора, который в дальнейшем разрушает озоновый слой. В тот период многие крупные производители аэрозолей были возмущены данным исследованием, но не смогли повлиять на принятие Монреальского протокола.
В таблице представлены основные виды вспенивающих добавок, которые используются в жестких пенополиуретанах:
Вспенивающая добавка | Химическая формула | Молекулярная масса, г/моль | Температура кипения, оС | Коэффициент теплопроводности К, мВт/м*К | Относительная интенсивность разрушения озонового слоя (ODP) | Коэффициент влияния на глобальное потепление (GWP) |
CFC-11 | Cl3CF | 137,5 | 23,8 | 7,9 | 1,0 | 3400 |
HCFC-123 | C2HCl2F3 | 152,9 | 27,9 | 9,5 | 0,02 | 93 |
HCFC-141b | CH3-CCl2F | 116,9 | 32 | 8,7 | 0,11 | 610 |
HCFC-142b | CH3-CF2Cl | 100,5 | -9,8 | 11,6 | 0,065 | 1600 |
HCFC-134b | C2H2F4 | 102 | -26,5 | 14,5 | 0 | 1320 |
HFC-245b | CHF2CH2CF3 | 134 | 15 | 12,4 | 0 | 1020 |
HFC-365mfc |
C4H5F5 (1,1,1,3,3-пентафторобутан) |
148 | 40 | 10,5 | 0 | 782 |
FEA-1100 | 1,1,1,3,3,3-гексафторо-2-3-бутен | 164 | 33 | 10,7 | 0 | 9 |
Диоксид углерода (углекислый газ) | CO2 | 44 | -78 | 16,5 | 0 | 1,0 |
Воздух | Смесь N2/O2 | 28,8 | -192 | 29 | 0 | 0 |
н-пентан | C5H12 | 72 | 36 | 14,8 | 0 | 20 |
изо-пентан | C5H12 | 72 | 28 | 14 | 0 | 11 |
Циклопентан | C5H10 | 70 | 50 | 12,9 | 0 | 10 |
GWP – коэффициент влияния на глобальное потепление, ODP – относительная интенсивность разрушения озонового слоя.
До 1989 года во всех жестких пенополиуретанах в основном использовали в качестве вспенивателей CFC-11 и HCFC-141b благодаря отличным вспенивающим характеристиками и низкой стоимости. Ограничения на их использование вынудило производителей ППУ проводить исследования и поиск альтернативных вспенивающих добавок, которые могут использоваться без запретов. Также данные агенты должны хорошо растворяться в композициях, обеспечивать изоляционные свойства, быть безопасными для человека и окружающей среды. Исходя из данных требований лучше всего подошли вода и пентановые фракции. Пентан в основном используется в панельных 3-х компонентных системах, так как имеет низкую растворимость в полиолах (компонентах А) и быстро расслаивается. В связи с этим для напылительных систем в качестве безопасного вспенивателя была выбрана вода. У водных систем есть два недостатка в сравнении с фреоновыми системами. Первый – это начальная теплопроводность выше на 5%. Второй - прихотливость при переработке, а именно низкие адгезионные свойства при температуре ниже +20 оС. Первый недостаток компенсируется тем, что у всех пенополиуретанов коэффициент теплопроводности по истечению 4-5 лет приходит к одинаковому значению, это можно отобразить на графике следующим образом:
Аналогичные исследования показываются в отчете №1 (октябрь 2006 год) Федерации европейский производителей жестких пенополиуретанов. По графику видно, что через 5 лет положительный эффект от использования фреоновых систем сходится на нет.
Но нельзя забывать также экономический эффект, так как фреоновые системы всегда по своим вспенивающим способностям лучше в сравнении с водными. Развитие полиуретановой отрасли, привело к тому, что начали появляться большое количество добавок для водных систем и это позволило снизить свободную плотность ППУ на основе водных систем. Сейчас в среднем свободная плотность закрытоячеестых ППУ на основе фреоновых систем колеблется от 26 до 29 кг/м3 (фактическая плотность всегда больше на 10 единиц или 36-39 кг/м3), а у водных от 31 до 35 кг/м3 (фактическая плотность всегда больше на 10 единиц или 41-45 кг/м3). Для расчета экономического эффекта использования той или иной системы возьмем средние значения фактических плотностей.
К примеру, нам надо утеплить дом толщиной 50 мм, таким образом, расход компонента на 1 м2:
- На основе фреона = 37,5 кг/м3 * 0,05 м3 = 1,875 кг. Стоимость фреоновой системы «РПК НФ-303» на 01.08.2020 172,5 руб с НДС за 1 кг. Получаем сырьевую себестоимость утепления 1 м2 = 1,875 кг * 172,5 руб = 323,4 руб.
- На основе воды = 43 кг/м3 * 0,05 м3 = 2,15 кг. Стоимость водной системы «РПК НВ-303» на 01.08.2020 152,5 руб с НДС за 1 кг. Получаем сырьевую себестоимость утепления 1 м2 = 2,15 кг * 152,5 руб = 327,8 руб.
Если перевести это на 1000 м2, разница между «РПК НФ-303» и «РПК НВ-303» составит 4400 руб.
Развитие технологий привело к тому, что нет разницы в теплоизоляции пенополиуретаном на водной основе или на фреоновой при температуре окружающей среды более +20 оС.
Единственный минус водных систем на сегодняшний день, это сложность переработки. При температурах окружающей среды и поверхности ниже +20оС, необходимо использовать грунтовочные слои и более высокие температуры переработки компонентов. Развитие установок для нанесения ППУ позволяет с легкостью выполнять эти задачи, поэтому опытные бригады наносят водные системы ППУ до +10оС. Но все же лучше утепляться в период, когда температура от +20оС и выше, чтобы не было перерасхода компонентов, ухудшение адгезии и качества ППУ.