Пенополиуретан горючий или нет: Горение пенополиуретанов (ППУ) и их огнезащита

11.06.2021 автор alexxlab

Содержание

Горение пенополиуретанов (ППУ) и их огнезащита

Горит ли пенополиуретан?

Давайте разбераться с самого начала.

При строительстве абсолютно любых зданий нужно помнить о пожарной безопасности такого строения! Пожарная безопасность зданий зависит от многих факторов, начиная от строительных материалов, из которых сделаны перекрытия, несущие стены и т. д., заканчивая планом эвакуации при пожаре.

Пожарная классификация стройматериалов базируется на их разделении по свойствам, способствующих возникновению пожара и его распространению, и по свойствам сопротивления пожару и распространению его факторов огнестойкости.

Строительные материалы бывают горючие (Г) и негорючие (НГ).

Горючие строительные материалы подразделяются на:
1.	Слабогорючие	Г1
2.	Умеренногорючие	Г2
3.	Нормальногорючие	Г3
4.	Сильногорючие	Г4

Пенополиуретан (ППУ) – является самым эффективным на сегодняшний день теплоизоляционным материалом и, естественно, что его показатели горючести очень волнуют потребителей. Основные марки ППУ относятся к группе горения Г4, существуют материалы с добавками антипиренов и у них группа горючести Г3. В ближайшее время Российскими производителями готовится выпуск пенополиуретанов группы горения Г2, однако материал из Испании уже в прошлом году смог получить сертификат на группу горючести пенополиуретана Г1, что заслуживает похвалы. Конечно чем выше пожарная безопасность материала, тем он дороже. Самое интересное, что любые ППУ не поддерживают горения, т.е. если есть очаг воспламенения, то ППУ горит, а если нет, он достаточно быстро затухает.

Вот случай из практики:

Цех по переработке гранита покрыт пенополиуретаном изнутри целиком (крыша и все стены). Под крышей по рельсам работает кран-балка. В ночную смену происходит короткое замыкание на кране и начинается сильное возгорание. По периметру ангара на уровне крана расположены окна для вентиляции. Из-за большинства открытых окон в внутрь повешения был большой приток свежего воздуха, а значит кислорода, что способствовало быстрому распространению огня по всей крыше из ППУ. За 15 мин огонь уничтожил всю поверхность пенополиуретановой крыши, но ниже по стенам распространение огня не произошло, т.к. способность пенополиуретана к самозатуханию работает!

Конечно, пришлось потратить немаленькую сумму на новую крышу, но оборудование и люди были спасены, поэтому в качестве утепления собственники цеха предпочли снова покрыть всё пенополиуретаном. С чем в кратчайшие сроки справились наши специалисты.

Хотелось бы отметить, что работы производились в ночное время на высоте более 16 м. Сначала приходилось бригаде ремонтников делать настил под кровлей, затем набивать новый металлопрофиль, а за ними шла бригада операторов по напылению ППУ. Общая площадь ремонта составила около 3000 м² , такой объем был выполнен за 20 ночных смен.

Подводя итог пожароопасности ППУ, можно смело сказать, что пенополиуретан более безопасен, чем многие другие утеплители. Часто при строительстве больших производственных объектов пожарный надзор не пропускает пенополиуретан в качестве утеплителя, но утеплить металлический ангар с толщиной стенки не более 2мм чем-то другим почти не возможно, как же быть?

Предлагаем наносить на поверхность пенополиуретана специальный состав

Touch ‘n Seal Ignition Barrier, который защищает ППУ от горения и мешает распространению пламени. Мы провели необходимые испытания и получили отличные результаты в виде сертификата Г1 !!! Защита от огня никогда лишней не бывает.

Мифы о пенополиуретане: горючесть, разрушаемость, токсичность, дороговизна.

Статистика показывает, что использование этого современного материала с каждым годом принимает все большие масштабы. С конца 90-х годов и до настоящего времени объемы применения пенополиуретана выросли более чем в 5 раз. Большие объемы ППУ использования говорят о том, что становится все больше людей, которые не понаслышке знают о нем. Данный материал обеспечивает действительно качественную теплоизоляцию и достаточно прост в использовании, и такая популярность порождает вокруг ППУ множество мифов.

Чтобы выяснить, какие мифы рождаются в головах клиентов, компания AGK провела свое собственное исследования, опросив полторы тысячи посетителей строительных магазинов, рабочих на объекте и других людей, так или иначе связанных со строительством.

840 человек считают, что ППУ — горючий материал. 1100 опрошенных заявили что уверены во вредных веществах, выделяемых подобной изоляцией. Еще 330 человек считают что этот материал впитывает влагу как обычная губка. 250 человек не верят в долговечность изоляции ППУ. Еще 135 опрошенных считают его слишком дорогим, хотя и признают все его преимущества. 225 из общего числа респондентов вообще не в курсе свойств материала. И всего 30 человек сказали, что это просто отличный утеплитель. А самое интересное то, что высказавшиеся негативно не могли сказать, откуда им известен тот или иной факт. По примеру одной очень известной программы, начнем проверять мифы на прочность.

1. Миф о горючести

Пенополиуритан относится к группе горючести Г2, Г3 по ГОСТ 12.1.044-89. Огонь не распространяется по его поверхности и гаснет сразу же как только посторонний источник горения перестал с ним контактировать. ППУ состоит из двух основных компонентов: изоционатного и полиольного. Последний содержит антипирен, отвечающий за огнезащиту. Некоторое время назад использовались полиольные компоненты без антипиренов. Это ускоряло процесс вспенивания и увеличивало сроки хранения материалов. Но в угоду пожаробезопасности было решено отказаться от такого способа. И в настоящее время, независимо от температуры пламени, ППУ всегда сохраняет способность к самозатуханию. К этой же группе горючести относят пенопласт и вспененные полиэтилены. Похожей стойкость к повышенным температурам и открытому огню имеет керамзит. Но чтобы керамзит сравнился с ППУ по теплоизоляционным характеристикам, его слой должен составлять не менее 30 сантиметров.

Таким образом, миф о горючести не выдерживает критики.

2. Выделение токсичных веществ

Все пластмассовые изделия, что мы покупаем — салоны автомобилей, мебель, игрушки, бытовая техника — выделяют вредные вещества. На протяжении нескольких недель мы чувствуем запах новой машины или новой мебели. Особенно это относится к дешевой мебели из ДСП, в составе который находится токсичный формальдегид. Однако выделение летучих соединений происходит в допустимых пределах, определенных Санэпидемнадзором. Даже полностью экологичная минеральная вата выделяет формальдегид, который содержится в склеивающей основе. Абсолютно безвредными можно считать только природные материалы, как дерево или камень, не прошедшие химическую обработку.

Так как напыление ППУ сопряжено с химической реакцией, в процессе нее в помещении скапливаются газы, которые к счастью выветриваются в кратчайшие сроки. Все по-настоящему опасные составляющие уже сняты с производства и в составе ППУ их нет. Реакционные газы полностью уходят в течение 48-72 часов после завершения работ. После этого нахождение в помещении можно считать безопасным. Эту проблему тоже можно считать мифом.

3. Впитывание влаги

Как показали элементарные опыты, ППУ обладает наименьшей гигроскопичностью. В зависимости от плотности пены показатели незначительно изменяются . Чем выше эта плотность, тем меньше влаги может проникнуть во внутренние ячейки. Если сравнить пенополиуретан с минеральной ватой, то можно увидеть что он впитывает в 3-10 раз меньше влаги. Сам эксперимент достаточно прост. Образцы помещают в камеру и направляют на них потоки пара. Чем меньше влаги сконденсируется на образце, тем меньше его гигроскопичность. С большим отрывом ППУ лидирует перед минватой, пеноизолом, и пенополистиролом.

При этом, как уже было сказано, увеличение плотности только улучшит результат. Многие компании стремятся сэкономить на материале и наносят слой минимально возможно плотности. Возможно это и выгодно, но против законов физики не пойдешь, и в конце концов копеечная экономия на материале станет причиной дурной репутации компании. И при любой возможности желательно контролировать процесс нанесения изоляции. Как видите, использовать ППУ в качестве губки не получится, поскольку вода способно заполнить максимум 1-2% его объема, не больше.

	Материал	Плотность, кг/куб.м.	Насыщение влагой, %
1	Минвата	15	15-18%
2	Пеноизол, Экопен	15	12-13%
3	Пенополистирол	от 15 до 30	9-10%
4	ППУ, Пеноплэкс	от 20 до 35	5-7%
5	ППУ	от 40 до 60	2-4%
6	ППУ	от 60 до 80	1-2%

4. Разрушение ППУ

Говоря о долговечности ППУ, следует отметить что он является фактическим рекордсменом среди изолционных материалов. Он прослужит долгие десятилетия в любых погодных условиях. Единственное, что может повлиять на долговечность — это воздействие ультрафиолета. Но и от действия этого фактора очень легко избавиться. Слой масляной или алкидной краски продлит ресурс изоляции на 2-3 десятка лет. Под слоем краски она не будет высыхать и разрушаться под действием солнца. Поэтому никакой речи о почернении или отваливании кусков ППУ быть не может.

5. Высокая цена

Считается, что потери тепла при использовании классических средств теплоизоляции растут на 6% каждый год. Это означает, что в один прекрасный момент до половины тепла будет выходить на улицу. «Топить улицу» это не лучший вариант. А теперь представим, что мы использовали пенополиуретан. Во-первых, мы не платили за монтаж, поскольку все работы были включены в общую стоимость. Во-вторых, с момента установки может пройти 50 и более лет, и свойства материала останутся теми же самыми. За 50 лет, наши соседи , использовавшие другую изоляцию, переплачивали за отопление из-за излишней теплопотери, усиливавшейся каждый год, 3-4 раза меняли изоляцию, на которой постоянно скапливался конденсат и в итоге проиграли по многим параметрам. Так что мнение о высокой цене — не более чем вымысел.

Подведем итоги

Развеяв все легенды о о мнимых недостатках пенополиуретана, мы выяснили, что этот материал сам по себе не горит, влагу не впитывает, при должной защите служит многие десятки лет и не стоит заоблачных денег. Практика, напротив, открывает все новые и новые горизонты для использования. Именно постоянное совершенствование технологии производства и напыления является счастливым билетом в будущее для нового материала.

Пенополиуретан (ППУ) – территория заблуждений

Как часто говорят, человеческие страхи и опасения – это продукт незнания или неизвестности. Это также справедливо при выборе человеком того или иного продукта на рынке. Скорее будет отдано предпочтение пусть и не лучшему, но зато проверенному и более чем понятному решению. От момента появления на рынке новой технологии или продукта, пусть даже очевидно более эффективного, до момента его обширного применения и распространения пролегает огромный и тернистый путь в головах потребителей.

На наш взгляд, подобный путь сейчас совершает пенополиуретан и технология напыления пенополиуретана (ППУ). При том, что ППУ был изобретен еще в далеком 1937 году химиком из Германии по имени Отто фон Байер, его широкое применение на российском рынке теплоизоляции началось сравнительно недавно. В то время как рынкам Европы и Северной Америки ППУ хорошо знаком, применяется широко и занимает весомую долю рынка, для России это нишевой «новичок». По сравнению с керамзитом, минеральной ватой и стекловатой, применяемыми десятилетиями, ППУ в России применяется только с начала 90-х годов. С тех пор рынок ППУ вырос в десятки раз. Об этом можно судить по росту потребления ППУ компонентов и установок для переработки ППУ. Это, конечно, не может не радовать. Однако продукт мог бы завоевать гораздо большую долю рынка, если бы не блуждающие мифы и искажения информации о ППУ (нередко силами конкурентов).

Отличной иллюстрацией того, что конечным потребителям этот материал не понятен, стал социальный опрос. Опрос был проведен в строительных супермаркетах, рынках и на строительных площадках. Опрошено было 1500 респондентов. Вопрос был поставлен так: «Каково Ваше мнение о пенополиуретане, как об утеплителе?». Вот какие ответы были получены:

ППУ опасен для здоровья – 64%
ППУ пожароопасный материал – 55%
ППУ поглощает воду, как губка – 18%
ППУ недолговечен, боится солнца, отваливается – 10%
ППУ дорогой материал – 12%
Не знакомы с материалом и его свойствами – 14%
Думают, что ППУ и полистирол это одно и то же – 5%
Хороший и надежный утеплитель – 7%

Особенно интересен тот факт, что респонденты, давшие негативные высказывания о ППУ, затруднились ответить на вопрос о фактах, исследованиях и доказательствах относительно их суждений.

Давайте попробуем разобраться по каждому из приведенных тезисов.

1. ППУ опасен для здоровья. Так ли это?

Мы живем в век полимерных и композиционных материалов, каковым также является и ППУ. Стелим на пол линолеум на основе поливинилхлорида, устанавливаем пластиковые окна, используем для чистки зубов щетки из синтетических полимерных материалов, носим одежду и обувь частично или полностью из искусственных волокон, спим на матрасе и подушках из эластичного ППУ, ездим в машине, которая на добрую половину состоит из полимеров (в том числе кресла, панель и рулевое колесо из ППУ). Хотим мы этого или нет, но полимерные материалы используются сегодня повсеместно. Разумеется, каждый материал проходит сертификацию на предмет безопасности для здоровья. Существуют нормы СанПиН допустимых выделений из материалов, которые являются безопасными для здоровья. Не исключение и ППУ, используемый для теплоизоляции зданий и сооружений. ППУ обладает всеми необходимыми сертификатами, имеет допуски при строительстве даже детских садов и больниц, не является аллергеном (в отличие от минераловатных утеплителей) и не накапливает в себе влагу, что порождает добротную среду для болезнетворных микроорганизмов. Кроме того, особенность на химическом уровне ППУ такова, что компонент А является по своей сути более чем безопасным маслом (полиэфир), а компонент Б (полиизоцианат), который по какой-либо причине может быть остаточным, полностью нейтрализуется влагой воздуха за короткий период времени. В качестве иллюстрации можно привести ульи из ППУ, которые так облюбовали пчелки по всему миру. Пчелки настолько капризны к своей экосистеме, что не могут жить даже вблизи ЛЭП или станций сотовой связи.

В разделе «сертификаты» на нашем сайте вы можете увидеть примеры гигиенических сертификатов для ППУ: http://himtrust.ru/products/certs/napylitelnye/

2. ППУ пожароопасный материал. Так ли это?

Начнем с того, что мы понимаем под горючим и негорючим материалом. Для этого обратимся к ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть». В данном документе строительные материалы подразделяются на горючие (Г) и негорючие (НГ). К негорючим можно отнести такие материалы, как металл (и то не все сплавы), камень, стекло, керамзит, базальт и т. д. Все материалы на древесной или полимерной основе являются горючими и подразделяются на группы горючести:

Г1 – слабогорючие (для ППУ это означает, что он не способен к возгоранию, стоек к воздействию открытого огня и теплового излучения, но под воздействием пламени теряет массу, тлеет)

Г2 – умеренногорючие (стоек к воздействию открытого огня и теплового излучения, не поддерживает горение, в отсутствие пламени самостоятельно затухает)

Г3 – нормальногорючие (в отсутствие пламени самостоятельно затухает, не может являться источником возгорания)

Г4 – сильногорючие (поддерживает горение и может являться источником возгорания)

Кроме того, при испытаниях учитываются и другие факторы – воспламеняемость, дымовыделение, потеря массы, скорость распространения пламени, время затухания, выделение токсичных веществ и ряд других факторов. После таких комплексных исследований выдается заключение и сертификат пожарной безопасности, который регламентирует сферу применения того или иного материала в строительстве.

Пенополиуретан хорош тем, что в зависимости от своего состава (вид и количество применяемого антипирена) может относиться ко всем четырем группам горючести. И выбор зависит напрямую от сферы применения и пожеланий Заказчика. Так, например, ППУ с группой горючести Г1 и Г2 может быть применен в качестве утеплителя на жилых и промышленных объектах с открытым доступом к утеплителю (кровли, фасады, цоколи и т.д.). В то время как использование ППУ с группой горючести Г3 и Г4 обосновано для холодильных установок, при заключении ППУ между другими негорючими строительными конструкциями и т.д.

В разделе «сертификаты» на нашем сайте вы можете увидеть примеры сертификатов пожарной безопасности для ППУ: http://himtrust.ru/products/certs/napylitelnye/

3. ППУ поглощает воду, как губка. Так ли это?

Вода – это враг любого утеплителя номер один. Вода в утеплитель может попасть разными путями – прямые осадки, вода из грунта, влажность из воздуха, пары изнутри помещения, явление «точки росы». Когда утеплитель с низкой теплопроводностью впитывает воду, имеющую высокий показатель теплопроводности, то он начинает терять теплоизоляционные свойства, то есть перестает быть утеплителем. Кроме того, влажный утеплитель – это отличная среда для развития плесневых грибков и болезнетворных бактерий. Для минераловатных утеплителей вода страшна еще и тем, что она увеличивает вес листа утеплителя и способствует его комкованию, сползанию и переуплотнению, что ведет к появлению мостиков холода и холодных углов и стыков.

Для определения гигроскопичности утеплителя проводят специальные испытания. Сравнивают вес образца сухого материала и того же образца после насыщения водой. Насыщение водой производят либо струей пара, либо погружением на длительное время под воду. Все испытания регламентированы ГОСТами.

ППУ обладает лучшей устойчивостью к впитыванию влаги. Это определено, в первую очередь, жесткой закрытоячеистой структурой. Чем выше плотность ППУ, тем больше количество закрытых ячеек, и, следовательно, ниже влагопоглощение. Это не значит, что необходимо выбирать ППУ только самой высокой плотности – он обойдется дороже и будет иметь не самые высокие теплоизоляционные показатели. Все должно зависеть от назначения. Так, ППУ с плотностью 60-80 кг/м3обычно используется только для мест с постоянно высокой влажностью или даже в качестве дополнительной гидроизоляции. Наиболее широкое применение нашел ППУ с плотностью 40-60 кг/м3, поскольку сочетает в себе отличные теплоизоляционные свойства, механическую прочность и более чем умеренное поглощение влаги. Данная плотность подходит для самого широкого назначения – от кровель и фасадов, до заполнения межстенного пространства. ППУ с меньшей плотностью желательно применять внутри помещения или там, где нет риска прямого контакта с осадками или влагой.

4. ППУ недолговечен, боится солнца, отваливается. Так ли это?

Полимерные материалы действительно не любят прямых солнечных лучей. ППУ не исключение. Этот процесс называется старением или УФ деструкцией. Что говорить, даже дерево сохнет, темнеет и медленно разлагается без специальной защиты от атмосферных воздействий. Есть средства защиты и для ППУ.

Элементарная окраска поверхности ППУ или нанесение мастики позволит служить ППУ верой и правдой свыше 30 лет даже на открытом фасаде. Если же ППУ скрыт под фасадной конструкцией (сайдингом, вагонкой или керамогранитом), то о его сохранности можно не беспокоиться и без дополнительных средств защиты. К слову, ППУ не «Снегурочка», которая тает на солнце. Деструкции подвержены лишь верхние слои ППУ, не более 1 мм в год (зависит от условий). Этот слой потемнеет и будет склонен осыпаться. Но внутренние слои сохранят свою структуру и свойства. Во время монтажа этими процессами вообще можно пренебречь.

Величина адгезии (по бытовому силы склеивания) к различным материалам у ППУ очень высока. Именно это свойство и обуславливает способ его переработки – напыление на различные поверхности без применения какого-либо крепежа. Так, например, величина адгезии к бетонному основанию – 2,5 кг/см², а к нержавеющей стали – 1,5 кг/см². Это очень большая величина, недаром клеи на полиуретановой основе считаются одними из лучших. Однако требуется поправка (как и для любого клея) — при соблюдении регламента работ и при нанесении на сухую, чистую поверхность.

5. ППУ дорогой материал. Так ли это?

Действительно, стоимость 1 м³ ППУ дороже большинства других традиционных утеплителей. Но все не так очевидно. Ведь мы тоже почему-то не покупаем самые дешевые вещи и не ездим на самых дешевых автомобилях.

Довод первый, расходы на монтаж. Для монтажа ППУ не нужен никакой крепеж, в стоимость утеплителя, как правило, уже включены работы по напылению «под ключ». Листовой же утеплитель требует проведения монтажных работ и закупки солидного количества крепежного материала, а также материала для герметизации стыков. Все это необходимо отдельно посчитать.

Довод второй, не нужны мембраны. Для правильной установки минераловатных утеплителей с целью продления их срока службы и снижению риска намокания требуются влаго- и ветрозащитные мембраны. Эти мембраны также требуют крепежа и являются дополнительной статьей в смете подрядных работ. Кроме того, мембраны очень сложно смонтировать герметично и добиться их эффективной работы.

Довод третий, эквивалентный слой теплоизоляции может сильно отличаться. Так, например, 50 мм ППУ эквивалентно 100 мм минеральной ваты или 80 мм шарикового полистирола. То есть, для достижения аналогичного теплоизоляционного эффекта нужно в 2 раза меньший объем ППУ по сравнению с минеральной ватой.

Довод четвертый, логистика. При напылении ППУ исходный материал поставляется в жидком виде и представляет собой 2 бочки и 1 установку с инструментами. Все это легко помещается в микроавтобус или «газель». Для доставки же листового утеплителя потребуется транспорт объемом в 20-30 раз больше, при этом перевозить вы будете, по сути, воздух. Разумеется, это отразиться в бюджете.

Довод пятый, срок эксплуатации. Мало того, что срок эксплуатации ППУ сопоставим со сроком эксплуатации несущих конструкций, что несоизмеримо больше основных конкурентов. Нужно еще и учесть изменения в эффективности со временем, что связанно с потерей первоначальных свойств утеплителя. Так для минераловатных утеплителей потери теплоизоляционных свойств колеблются от 3 до 8 % в год в зависимости от условий эксплуатации и вида материала. А это означает, что уже через 5 лет теплопотери и расходы на отопление возрастут на 15-40%. В то же время, исследование построек 60-80-х годов в Европе и Японии с применением ППУ позволяют говорить, что за 25-30 лет изменения первоначальных физико-механических и теплотехнических свойств не превышают 5-7%. При этом наука шагнула далеко вперед и рецептуры ППУ сейчас более совершенны.

Выводы

Конечно, мы перечислили не все негативные мнения и не все аргументы «за». Но, надеюсь, смогли дать понять, что многие опасения, связанны с незнанием или с бездоказательными слухами.

Однако, нет дыма без огня. Вероятно, кто-то сталкивался с недобросовестными или неопытными подрядчиками, возможно, даже с браком сырья, из которого был получен ППУ, или с несоблюдением регламента работ. Если сломался ваш «Mercedes», это еще не значит, что все автомобили «Mercedes» плохие. Возможно, просто нужно было вовремя менять масло.

В связи с этим, рекомендуем вам тщательно подходить к выбору поставщика сырья и подрядчика. Выбирайте только проверенные, опытные бригады с качественным оборудованием для напыления ППУ. Получите отзыв от их клиентов. Убедитесь, что подрядчик применил сырье с заявленными требованиями, попросите сертификаты. Также не сложно прямо на месте проведения работ определить плотность получаемого ППУ и его горючесть при помощи кухонных весов и зажигалки. Если появятся сомнения, то проведите профессиональную экспертизу. Все это лучше сделать до начала проведения работ или в самом их начале – сэкономит много времени и нервов.

Радует то, что ППУ продолжает набирать популярность и доверие потребителей, вместе с тем занимать все большую долю на рынке. Все больше экспертов сходится во мнении, что ППУ – это будущее в области энергосберегающих технологий строительства.

Источник: http://himtrust.ru/company/articles/ppu-territoriya-zabluzhdeniy

пожароопасность, токсичность, влагопоглощение и хрупкость

Пенополиуретан появился на российском рынке сравнительно недавно, но за короткий период смог стать достаточно распространенным теплоизоляционным материалом.

Многие владельцы домов и зданий при решении задачи утепления стен и других поверхностей чаще всего делают выбор в пользу ППУ. Объемы производства этого материала по причине возросшего спроса с каждым годом только возрастают. С этим материалом связано немало мифов о его преимуществах и отрицательных сторонах. Некоторые из них являются правдой, а другие – чистым вымыслом.

Если говорить о недостатках, то отметим, что, когда речь заходит про пенополиуретан, чаще всего отмечают его горючесть и токсичность. Крайне редко можно услышать о таком его минусе, как высокая гигроскопичность. Некоторые утверждают, что со временем теплоизоляционный слой из этого материала становится более темным, а спустя еще некоторое время совсем отваливается. Также заявляется и еще об одном недостатке пенополиуретана — высокой стоимости.

О таких минусах сообщают, как правило, неизвестные источники, а сами сведения больше похожи на слухи, чем на заявления авторитетных специалистов. Но, несмотря на это, чтобы прояснить все с минусами этого материала, стоит разобраться с ними и развеять эти мифы.

Пенополиуретан — пожароопасный материал

Если говорить начистоту, то он действительно поддерживает горение. В соответствии с существующими в нашей стране стандартами, ППУ относится к группе горючих материалов – Г2, Г3. Входят в неё и утеплители на полимерной основе. Если говорить о негорючих теплоизоляционных материалах, то таких всего два:

базальтовое волокно;
керамзит.

При производстве теплоизолятора в его состав добавляют антипирен, в качестве которого выступает трихлорэтилфосфат. Это позволяет говорить о том, что, если сторонний источник открытого огня отсутствует, то горение этого материала исключено.

Этот материал составляют два компонента, которые специалисты условно называют А и Б. Первый в своем составе до 2003 года не имел антипирен, поскольку его присутствие сокращало срок службы материала. Антипирен добавлялся непосредственно перед применением материала во время теплоизоляционных работ.

Многим компаниям было выгодно вообще не использовать это вещество, поскольку при его применении процесс вспенивания замедлялся. Это приводило к росту расхода материалов, а, следовательно, и повышению себестоимости работ по утеплению зданий. К тому же использование материала не содержащего антипирен в помещении, в котором он применялся, делало его пожаробезопасным. К появлению открытого огня могли привести даже сварочные работы.

В настоящий момент от технологии производства пенополиуретана без антипирена отказались. Производители добавляют его при производстве утеплителя, причем помимо него они вводят и эффективные компоненты, которые обеспечивают этому теплоизоляционному материалу такое свойство, как самозатухаемость.

Токсичность пенополиуретана

Говоря про это качество, отметим, что токсичность у него такая же, как и горючесть. Если говорить вообще про самый безопасный материал, то таковым можно считать только дерево и природный камень, которые используются без какой-либо предварительной обработки химическими веществами.

Материалы, создаваемые из синтетических волокон и других основ неорганического происхождения, выделяют вещества, которые наносят определенный вред или окружающей среде, или здоровью человека. По этой причине в нормативных документах зафиксировано количество выделяемых веществ, которые позволяют называть материал безопасным. Если вы помните запах нового автомобиля, то вы знаете как пахнут химические соединения, присутствующие в пластиковых деталях. Знакомое всем такое вредное вещество, как формальдегид, представляющее опасность для здоровья, содержится в ДВП, из которого изготавливается мебель.

Если переносить разговор на теплоизоляционный материал, то можно сказать, что минеральная вата — самый популярный на текущий момент теплоизолятор, отличающийся экологической чистотой, содержит формальдегид. Для него характерна аллергенность, поэтому использовать его в детских садах и других учреждениях запрещено.

Как было сказано выше, изменения в технологии производства пенополиуретана произошли в 2003 году. Ранее в производственном процессе применялись химические вещества, которые испарялись из готового материала за несколько недель. Сейчас же этот недостаток устранен. После изготовления ППУ с его поверхности испаряются остаточные газы в небольшом количестве в течение двух-трех дней. После этого материал можно с полным правом называть экологически безопасным.

Способен ли пенополиуретан впитывать влагу?

Чтобы определить способность теплоизоляционного материала впитывать влагу, специалисты используют следующий метод:

берется исходный материал и взвешивается;
потом его помещают под струю пара;
затем снова выполняют его повторное взвешивание.

Такие испытания, проводимые с минеральной ватой, показали, что этот материал в состоянии впитывать влагу в объеме до 18% от собственного сухого веса. Другой материал – пеноизол, в состоянии впитать в себя до 13% от своего веса. Если рассматривать пенополиуретан с высокой плотностью, то под воздействием пара он может впитать в себя всего лишь 2% воды. Очевидный вывод – утепление из ППУ наименее гигроскопично. Использование этого утеплителя при теплоизоляции стен:

исключает их промерзание;
грибок на поверхности стен с таким утеплением не появится;
теплопотери будут минимальными при изоляции пенополиуретаном трубопроводов.

Важные моменты

Однако здесь не обходится без подводных камней. Следует знать, что уменьшение плотности этого материала увеличивает его способность впитывать влагу. Если недобросовестный подрядчик решит сэкономить на материале, то он может подсунуть клиенту под видом плотного утеплителя ППУ невысокой плотности. Однако, даже если такое случится, у пенополиуретана в этом случае гигроскопичность не будет превышать 7% от сухого веса.

Чтобы выполнить работы по утеплению здания с использованием материала, впитывающего наименьшее количество влаги, необходимо при его приобретении отдавать предпочтение пенополиуретану высокой плотности. Также важно:

соблюдать условия эксплуатации;
приобретать материал только у известных компаний.

Хрупкость ППУ

Если для утепления стен использовался пенополиуретан, а сам теплоизоляционный слой не имеет никакой защиты, то в процессе эксплуатации его разрушение будет происходить со скоростью 1 мм/год. Если поверх нанесен слой масляной краски, то это продлит срок службы утеплителя до 30 лет.

Одной из особенностей ППУ являются его высокие адгезионные свойства. Он может прилипать практически к любой поверхности. Это обеспечивает его надежное нанесение не только на горизонтальную и вертикальную, но и на наклонную поверхность. Он хорошо закрепляется:

на металле;
на дереве;
на кирпиче;
на бетоне.

Чтобы материал был надежно зафиксирован на изолируемой поверхности, необходимо выполнить только одно требование — поверхность должна быть сухой и обезжиренной. Если владелец строения выполняет эти условия, то при утеплении будет обеспечена значительная сила притяжения пенополиуретана к поверхности стен.

Цена пенополиуретана

Если говорить начистоту, то так оно и есть. Пенополиуретан по стоимости превосходит минеральную вату и любой теплоизоляционный материал рулонного типа. Однако, здесь есть свои нюансы. В стоимость теплоизоляционных материалов не включаются расходы по его монтажу, а это значительная часть средств — затраты на работу с плитами или листами. А вот для пенополиуретана выполнение монтажных работ не требуется, поскольку он сам прилипает к поверхности. Поэтому весь объем выполняемых работ по теплоизоляции входит в его стоимость.

Особенности работы с ППУ

Если владелец строения выбрал для утепления пенополиуретан, то он должен знать и еще одну его особенность: когда стены или другие конструкции изолируются ППУ, то нет необходимости в использовании специальных мембран, которые обеспечивают отвод влаги в воздушную прослойку, поскольку между поверхностью и утеплителем она отсутствует.

Еще один момент, на который стоит обратить внимание: в течение продолжительного времени пенополиуретан сохраняет свои первоначальные свойства.

Пенополиуретан – материал, который обладает массой преимуществ. Конечно, у него имеются и определенные недостатки. Однако они не оказывают серьезного влияния на качество утепления. Он является горючим, но горение он поддерживает, только если на него воздействует источник открытого огня. Если такового нет, то он не станет причиной пожара. Он является токсичным, но только в первые три дня после изготовления. Когда химические вещества испарились, он становится абсолютно безопасным. Его стоимость на первый взгляд довольно высокая. Но если сравнить стоимость других материалов и затрат на работы по монтажу, то пенополиуретан – выгодное решение для теплоизоляции зданий различного назначения.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Огнезащита пенополиуретана: какая горючесть у утеплительных материалов и чем их можно защитить от огня

Горючесть утеплительных материалов

Пожарная безопасность – важный фактор при строительстве, зависящий от горючести материалов, из которых выполнены перекрытия зданий и несущие конструкции. Стройматериалы классифицируются по горючести и классу пожарной опасности. Разделяют негорючие (НГ) и горючие (Г) строительные материалы. К негорючим материалам относятся: стекловата, минеральная вата, вермикулит, перлит, керамзит. Остальные утеплители относятся к группе горючих материалов.

Пенополиуретан относится к горючим материалам, которые делятся на 4 группы горючести:

слабогорючие – Г1
умеренногорючие – Г2
нормальногорючие – Г3
сильногорючие – Г4.

Группа горючести материалов определяется по ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть».

Пенополиуретан более горючий материал чем утеплители из минеральных волокон. Эта проблема решается введением в рецептуру антипиренов, препятствующих распространению огня. Данный способ ведет к ухудшению физических свойств и увеличению стоимости ППУ до 60 %.

Обработка пенополиуретана огнезащитными составами

Более надежный способ снижения горючести ППУ – это нанесение на поверхность защитного покрытия, препятствующего горению. Использование огнезащитных красок, сохраняет физические свойства пенополиуретана и дает надежную защиту от возгорания.

В лаборатории «Химтраст» разработана огнезащитная краска, обеспечивающая класс горючести Г1, что позволяет защитить уже утепленные объекты от возгорания.

Принцип действия огнезащиты для пенополиуретана

Огнезащитная краска содержит антипирены и наполнители, которые помогают достичь огнезащитного эффекта.

При воздействии огня или увеличении температуры, антипирены начинают взаимодействовать друг с другом и покрытие увеличивается в размерах, образуя густую и жесткую пенистую корку, которая перекрывает доступ кислорода к поверхности, попутно выделяя инертные газы, что предотвращает горение.

Огнезащитная краска для пенополиуретана

Краска на водной основе является экологически безопасной, не имеет запаха и не содержит компонентов, вредных для здоровья человека, относится к пожаровзрывобезопасным материалам. Защищает как от первичного огня, так и от воспламенения при пожаре. Быстро полимеризуется и имеет высокую адгезию к пенополиуретану, шариковому и экструдированному полистиролу.

Эффективность использования этой краски на примере ППУ классом горючести Г3 с использованием краски Химтраст ОгнеЩит (пенополиуретан) с толщиной сухого слоя 1,5-2 мм:

	ППУ с краской	ППУ без краски	Нормативный документ
Группа горючести	Г1 (слабогорючие)	Г3 (нормальногорючие)	ГОСТ 30244-94 п. 7, метод 2
Группа воспла-меняемости	В2 (умеренновоспла-меняемые)	В3 (легковоспламе-няемые)	ГОСТ 30402-96
Группа дымообра-зующей способности	Д2 (умеренная дымообразующая способность)	Д3 (высокая дымообразующая способность)	ГОСТ 12. 1.044-89 п. 4.18
Группа токсичности продуктов горения	Т1 (малоопасные)	Т2 (умеренно опасные)	ГОСТ 12.1.044-89 п. 4.20
Группа распростра-нения пламени	РП1 (не распространяющие)	РП2 (слабо распространяющие)	ГОСТ 51032-97
Класс пожарной опасности	КМ 2	КМ 5	Технический регламент о требованиях пожарной безопасности ФЗ-123

трудно горючий материал — Нювел — теплоизоляция кровель методом напыления пенополиуретана Краснодар, заказать теплоизоляция кровли в Краснодаре

Пенополиуретан (ППУ) — это трудно горючие материалы, т.е. являются стойкими к воздействию открытого пламени и теплового излучения: группа горючести Г2, Г3 по ГОСТ 12. 1.044-89

К этой же группе относятся ВСЕ утеплители, включая пенопласты, пенополистиролы, вспененные полиэтилены и т.д. Исключение составляет негорючий утеплитель на основе базальтового волокна, но он отличается повышенной гигроскопичностью.

Ещё один негорючий утеплитель — керамзит. Однако, сфера его применения достаточно ограничена и для получения ощутимого эффекта теплоизоляции необходим слой керамзита минимум в 30 см.

Получается, что ППУ — такой же умеренно горючий материал, как и все остальные, но, в отличие от пенополистирола, ППУ в своём составе имеет антипирен, который не даёт пламени распостраняться и переводит ППУ в разряд самозатухающих материалов. Проще говоря, есть сторонний источник огня — ППУ горит, нет источника огня — ППУ не горит.

ППУ получают из двух компонентов — полиольного компонента А (содержит полиолы, стабилизаторы, катализаторы и вспениватель) и изоционатного компонента Б. До 2003 года компоненты «А» не имели в своём составе антипирена — трихлорэтилфосфата (ТХЭФ), т. к. это уменьшало срок хранения компонента. Он поставлялся с компонентом «А» отдельно и бригада по напылению должна была добавлять ТХЭФ в компонент «А» непосредственно перед его использованием.

Таким образом, противопожарные свойства теплоизоляции зависели от исполнителей. Бригаде по напылению выгоднее было вообще не добавлять антипирен в компонент «А», т.к. тот замедляет, хотя и незначительно, процесс вспенивания ППУ. При этом расход компонентов увеличивается, и, соответственно, увеличивается себестоимость работ.

В результате помещение, обработанное изнутри ППУ без антипирена или с его недостаточным количеством, могло загореться при проведении электросварочных работ, неправильном обращении с открытым огнем и проч. В настоящее время таких компонентов уже не существует.

Современные компоненты «А» в своём составе имеют эффективные антипирены, которые делают ППУ самозатухающим, т.е. негорящим вне пламени стороннего источника огня.

Узнать подробности услуг гидроизоляции в Краснодаре и Краснодарском крае, Вы можете по телефону
+7 (918) 372 53 49

Компания НЮВЕЛ г. Краснодар — www.nyvel.ru | Гидроизоляция подвалов и кровли в Краснодаре

теплоизоляция крыши дома, виды гидроизоляции

ППУ (пенополиуретан) — мифы и реальность

Объемы применения пенополиуретана (ППУ) для теплоизоляции различных объектов непрерывно растут. С 1999 г. по докризисный 2008 г. потребление компонентов для ППУ в России выросло почти в 5 раз. Значительно увеличился спрос и на оборудование для напыления и заливки ППУ.

Применение ППУ могло быть и более широким, если бы не существующие мифы и просто неверная информация о ППУ.

Опрос, проведенный компанией «AGK» на строительных площадках, базах и супермаркетах стройматериалов показал: у 1500 опрошенных относительно ППУ имеются следующие мнения:

ППУ — горючий материал — 56%.
ППУ выделяет токсичные вещества — 73%.
ППУ впитывает влагу, как губка — 22%.
ППУ со временем темнеет и отваливается — 17%.
ППУ — хороший утеплитель, но дорогой — 9%
Ничего не знают о свойствах ППУ — 15%.
Отличный утеплитель — 2%.

На вопрос, откуда им это известно, опрошенные (кроме п. 6 и п.7) ответить затруднились.

Попытаемся разобраться с каждым мнением.

1. «ППУ — горючий материал…»

Все основные системы ППУ, как известно — трудно горючие материалы, т.е. являются стойкими к воздействию открытого пламени и теплового излучения: группа горючести Г2, Г3 по ГОСТ 12.1.044-89.

Пенополиуретан получают из двух компонентов — полиольного компонента А(содержит полиолы, стабилизаторы, катализаторы и вспениватель) и изоционатногокомпонента Б. До 2003 года компоненты «А» не имели в своём составе антипирена — трихлорэтилфосфата (ТХЭФ), т.к. это уменьшало срок хранения компонента. Он поставлялся с компонентом «А» отдельно и бригада по напылению должна была добавлять ТХЭФ в компонент «А» непосредственно перед его использованием.

2. «ППУ выделяет токсичные вещества…»

Вообще говоря, вредные вещества в какойто мере выделяют все предметы, изготовленные из пластмассы. Ни для кого не секрет, что даже в нормах Санэпидемнадзора установлено минимальное количество вредных веществ, которое считается безопасным для здоровья. Например, знакомый всем запах новой машины — это вредные летучие химические соединения, которые некоторое время испаряются из пластмассовых деталей.

Недорогая мебель выделяет токсичный формальдегид, т.к. в ДСП содержится большое его количество. Плиты ОСП, которые используют для обшивки стен в каркасном домостроении, ещё токсичнее, т.к. формальдегида в них больше.

Абсолютно экологически безопасными могут считаться лишь природные матералы: камень и дерево, не обработанное антисептиками.

Среди утеплителей лидером по экологичности является минвата, т.к. сама она не выделяет летучие химические вещества. Зато она выделяет всё тот же формальдегид, содержащийся в склеивающей основе, которая позволяет волокнам какоето время сохранять свою форму. К тому же, минвата — аллерген. Поэтому она запрещена для использования в детских и дошкольных учреждениях.

Что касается ППУ, то факт выделения летучих химических веществ ранее действительно имел место. Бывало, что характерный запах сохранялся в помещении после напыления ППУ в течение нескольких недель. Причина этому — уже снятый с производства компонент «А».

Не вдаваясь в подробности, отметим, что технология изготовления отечественных компонентов ППУ до 2003 года предусматривала использование высоколетучих эфирных фракций. В настоящее время эта технология не используется. Современные компоненты не имеют этого недостатка и при проверке через трое суток после нанесения ППУ, никаких вредных веществ в помещении не обнаруживается.

В течение двух-трёх суток, в зависимости от толщины слоя, ППУ освобождается от небольшого количества остаточных реакционных газов и после этого экологически абсолютно безопасен.

3. «ППУ впитывает влагу как губка…»

Для определения способности материала впитывать влагу применяется метод насыщения образца водой и контрольных взвешиваний «до» и «после».

Для сравнения гигроскопичности различных материалов нужно взвесить образцы испытуемых материалов, затем поместить их в камеру над струёй пара, а через определенное время извлечь их оттуда и еще раз взвесить.

Результаты испытаний

	Материал	Плотность, кг/куб.м.	Насыщение влагой, %
1	Минвата	15	15-18%
2	Пеноизол, Экопен	15	12-13%
3	Пенополистирол	от 15 до 30	9-10%
4	ППУ, Пеноплэкс	от 20 до 35	5-7%
5	ППУ	от 40 до 60	2-4%
6	ППУ	от 60 до 80	1-2%

Вы видите: из всех протестированных материалов ППУ наименее гигроскопичен. При этом, чем выше плотность ППУ, тем ниже его гигроскопичность.

Исполнителям выгоднее работать с ППУ меньшей плотности из-за меньшего расхода компонентов. Пользуясь тем, что заказчик не догадывается или не в состоянии проверить плотность ППУ, не-которые исполнители используют материал, не соответствующий техническим требованиям. Бывает так, что ППУ с малой плотностью долго находится в прямом контакте с водой, которая неизбежно со временем проникает в его структуру. Но другие теплоизоляционные материалы напитаются во-дой гораздо раньше.

Это не означает, что материал плохой. Это значит, что нужно правильно выбирать плотность ППУ, соблюдать требования СНиП и… контролировать исполнителей.

4. «ППУ со временем темнеет и отваливается…»

Из-за воздействия прямых солнечных лучей незащищённый ППУ разрушается на глубину примерно 1 мм в год. Простая окраска водоэмульсионной фасадной, масляной, алкидной краской или мастикой любой марки надежно защитит ППУ и продлит его срок службы до 25-30 лет.

Если ППУ отваливается от изолируемой поверхности, значит, он был нанесён на влажную, ржавую или маслянистую поверхность. Если поверхность чистая и сухая, то адгезия ППУ составляет от 1,5 до 2,5 кг/кв.см., что равняется показателю склеивания двух ровных обезжиренных поверхностей с помощью полиуретанового клея.

5. «ППУ — хороший утеплитель, но дорогой…»

Действительно, на первый взгляд утепление ППУ дороже, чем утепление пенополистиролом или минватой. Попробуем разобраться.

Во-первых, обычно, при подсчёте расходов, связанных с утеплением, не учитываются расходы на монтаж утеплителя, а это составляет значительную часть общей стоимости при утеплении листами (плитами) теплоизоляции. ППУ не нуждается в монтаже, в стоимость заложен весь комплекс работ.

Во-вторых, ППУ не нуждается в применении влагоотводящих мембран, как листовые и рулонные утеплители, т.к. у него отсутствует воздушная прослойка между утеплителем и поверхностью, следовательно, точка росы находится внутри теплоизолирующего слоя и конденсат не появляется.

В-третьих, срок эксплуатации ППУ несоизмеримо выше, чем у других видов теплоизоляции. Принято считать, что тепловые потери зданий и сооружений повышаются каждый год в среднем на 6%. Это связано с потерей теплоизоляцией своих первоначальных свойств.

С течением времени тепловые потери повышаются до 40 — 50 % и даже до 60 % от первоначального уровня в зависимости от типов утеплителя.

ППУ не осыпается, не впитывает влагу и не дает появляться конденсату, поэтому эксплуатируется до 50 лет, причем его свойства через 50 лет остаются практически такими же, как и в начале. С течением времени у ППУ незначительно ослабевают межмолекулярные связи, что несколько изменяет лишь механические характеристики ППУ.

К сожалению, лишь немногие осознают эту проблему, для большинства ее просто не существует, т.к. она не очевидна. Наличие утеплителя внушает уверенность, хотя на самом деле эффективность такого утеплителя через 6-10 лет падает наполовину.

Если же следовать рекомендациям и хотя бы каждые 10 лет менять утеплитель, то стоимость ППУ окажется намного ниже, т.к. ППУ утепляет один раз и практически навсегда.

В одном из предместий Лондона находится завод, где стены и крышу одного из цехов утеплили ППУ еще в 1957 году. Это здание считается первым объектом в мире, где была применена теплоизоляция ППУ. В 2005 году здание было снесено. Эксперты концерна BASF взяли на анализ утеплитель и после его изучения выдали короткое заключение : «Механические и теплоизолирующие свойства ППУ практически не изменились».

Представьте, сколько прошло лет и на сколько изменился мир с 1957 года. И все эти годы ППУ экономил хозяевам завода немалые деньги на отоплении — и это при том, что максимально низкая зимняя температура в Англии — всего минус 5 градусов по Цельсию.

Выводы

Как вы сами убедились, мифы о ППУ являются всего лишь мнениями несведущих людей.

«Где-то слышали» и «кто-то говорил» — это не аргументация, а просто слухи.

Никакие лабораторные испытания не подтверждают того, в чем так были уверены опрашиваемые. На самом деле ППУ не токсичнее других утеплителей, не горит, не впитывает влагу. Что же касается предвзятых мнений о ППУ, то это объясняется несколькими причинами:

некомпетентностью и безответственностью некоторых «специалистов».
несовершенством оборудования для ППУ некоторых производителей.
неосознанным страхом потенциальных потребителей перед незнакомым материалом.
нежеланием производителей листовых и рулонных утеплителей терять свою долю рынка.

Мы все понимаем: любой производитель хочет, чтобы покупали только его продукцию, причем везде, всегда и как можно больше. Это, наверное, нормально. Но когда вы, руководствуясь неверными представлениями или недобросовестной информацией, выбираете не оптимальный по соотношению «качество — цена», не лучший по своим характеристикам, не самый эффективный материал — это неизбежно вызовет проблемы в будущем. Не стоит думать: «Мол, сейчас какнибудь утеплимся — и ладно, а там посмотрим». Нет ничего более постоянного, чем временные меры — и в течение многих лет вы будете терять тепло, то есть деньги.

В последние годы задачи эффективной теплоизоляции начали решаться должным образом по всей стране. Хотя новые СНиП на теплоизоляцию работают только несколько лет, уже более чем на 12-ти % объектов тепло- и водоснабжения в РФ применена теплоизоляция ППУ. И это — только начало.

По мнению экспертов в области сберегающих технологий, напыляемый пенополиуретан, как утеплитель, будет неизбежно отвоёвывать позиции у менее эффективных материалов.

За пенополиуретаном — будущее, которое начинается прямо сейчас!

Безопасен ли полиуретан в случае пожара?

Мы начали серию мифов о полиуретане, рассказав о его поведении перед лицом огня .

Полиуретановые системы присутствуют в нашей жизни в десятках форм. Однако до сих пор есть те, кто сомневается в огнестойкости этого изоляционного материала.

Ниже мы предлагаем серию данных и научных исследований, которые положат конец ложным мифам о реакции полиуретановых систем в случае пожара.

Как ведет себя полиуретан в случае пожара?

Широкий ассортимент изоляционных материалов, изготовленных с использованием полиуретановых систем, не только соответствует действующим нормам энергоэффективности, но и соответствует европейским стандартам огнестойкости. Продукты из полиуретана достигают между F и B-s1, d0 в Евроклассе классификации .

Однако в недавнем исследовании ANPE и PU Europe, в котором изучались реальные условия пожара на изолированной крыше с использованием минерального волокна (материал с рейтингом A1) и полиуретановой системы (материал с рейтингом B-s1, D0 ).

Это была полиуретановая конструктивная система, которая прошла тест Бруфа (t2). Вопреки тому, что указано в классификации Еврокласса, минеральное волокно не препятствовало распространению огня, но полиуретановой системе удалось остаться ниже требуемого предела, таким образом (перемещено в начало предложения) , избежав его распространения и способствуя его исчезновению.

Кроме того, в испытании «Огнестойкость систем деревянной облицовки с использованием полиуретана и минеральной ваты в соответствии с EN 1365-1» было обнаружено, что полиуретановые системы способны реагировать на огонь с использованием тех же материалов, тех же креплений, тех же U значение (0.27) как минеральная вата, но с 60% толщины изоляции из-за ее более низкой теплопроводности .

Какова токсичность паров полиуретана?

Полиуретан — это материал органического происхождения и, следовательно, горючий. Если он непосредственно пострадал от пожара , пары, образующиеся при сгорании, имеют состав, аналогичный составу других органических продуктов, используемых ежедневно, таких как дерево, пробка или хлопок.

Кроме того, чтобы избежать повреждения конструкций здания огнем, полиуретановые системы защищают другими материалами, более устойчивыми к возгоранию, такими как бетон, кирпич, штукатурка, строительный раствор и т. Д.

Если огонь достиг таких размеров, что эта защита уступит место, полиуретановые системы при работе с материалом органического происхождения будут гореть, но с определенной особенностью: полиуретан не плавится и не капает , как другие пластмассы (например, полистирол) , но поверхность, контактирующая с пламенем , карбонизирует и защищает сердцевину , тем самым сохраняя некоторую структурную стабильность в течение определенного периода времени.

Какую роль играет полиуретан в возникновении пожара?

Во многих случаях можно услышать, что причиной пожаров являются пластмассовые материалы, такие как полиуретан, которые используются для изоляции здания, но определенно не соответствует действительности.

Полиуретан имеет особенность: при контакте с пламенем он не плавится, а обугливается, защищая ядро огня .Это заставляет структуру оставаться стабильной в течение некоторого времени.

По этой причине полиуретановые системы никогда не являются источником возгорания . Начало должно быть другим, и изоляция, если она будет достигнута, будет основываться на конструкции структурного элемента, в который он интегрирован, и времени, которое проходит по мере развития пожара. Когда речь идет о пожарной безопасности, решающее значение имеет дизайн здания.

Важно учитывать, что большинство пожаров вызвано не материалами, использованными для изоляции промышленных объектов или домов, а плохим управлением накопленными в них отходами или человеческим фактором.

Защита от пожара из полиуретана

Строительные решения, включающие полиуретановые изоляционные материалы, способствуют повышению пожарной безопасности здания и его жителей . Ложные мифы, такие как их токсичность или легковоспламеняемость, были опровергнуты различными тестами, проведенными для проверки этой устойчивости.

Кроме того, огнестойкость полиуретана была проверена на различных этапах строительства.

Полиуретановые изделия очень похожи на другие материалы, относящиеся к более высоким евроклассам, при внутренней изоляции фасадов с системами изоляции с использованием ламинированного гипсокартона, при изоляции фасадов внешней изоляцией SATE или при изоляции крыш под гидроизоляционными битумными мембранами.

В частности, при сравнении реакции плит из полиуретана (PU) и плит из минеральной ваты (MW) не было обнаружено различий в реакции на огонь, поэтому можно утверждать, что использование полиуретановых систем для изоляции здания является безопасным и эффективным. , также в отношении реагирования на огонь.

Воспламеняемость — Ассоциация полиуретановой пены

На протяжении многих десятилетий PFA помогала руководить разработкой стандартов частного сектора и государственных нормативных актов, регулирующих воспламеняемость продуктов, содержащих FPF.

Матрас проходит испытания в соответствии с Федеральным законом о воспламеняемости, 16 CFR часть 1633.

Матрасы

В феврале 2006 года Комиссия по безопасности потребительских товаров США (CPSC) утвердила новый стандарт, устанавливающий обязательные национальные критерии пожарной безопасности для большинства матрасов.PFA активно поддерживал новый стандарт и работал с CPSC, Международной ассоциацией продуктов для сна (ISPA), Советом по безопасности продуктов для сна (SPSC) и другими отраслевыми группами в его разработке. 1 июля 2007 года вступил в силу новый Федеральный стандарт матрасов с открытым пламенем (16 CFR, часть 1633). Соответствие требованиям в значительной степени достигается за счет использования огнезащитных материалов, которые ограничивают использование внутренних амортизирующих материалов при возгорании матрасов.

ТБ-117-2013 Аппарат испытательный.Под белую ткань кладут зажженную сигарету.

Мягкая мебель

В 2013 году Калифорнийское бюро бытовых товаров и услуг (BHGS) утвердило новую версию Калифорнийского технического бюллетеня 117. Пересмотренный CA TB-117-2013 отвечает на опасения, что более ранний стандарт привел к увеличению использования антипиренов (FR). в пенопласте и мебели. PFA снова работала в тесном сотрудничестве с Бюро, а также с другими заинтересованными сторонами, в том числе с Американским альянсом мебели для дома (AHFA), над разработкой обновленного стандарта.ТБ-117-2013 фокусируется на возгорании мебели от тлеющих источников, таких как сигареты, на долю которых приходится примерно 90% мебельных пожаров.

В конце 2020 года Конгресс США принял California TB-117-2013 в качестве национального стандарта для мягкой мебели, продаваемой на всей территории США.

Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA), ASTM и органы типового строительного кодекса также рассмотрели стандарты горючести мягкой мебели. Коммерческие интересы, которым выгодны изменения в конструкции мебели и требованиях к испытаниям, предложили ряд мер, которые увеличили бы стоимость и сложность производства мебели и ее компонентов. Предложения часто призывают к сопротивлению источникам открытого пламени, таким как горящие занавески или преднамеренно разводимые костры. По сравнению с федеральными и государственными регулирующими органами, органы по стандартизации менее склонны учитывать экономические и производственные проблемы, которые такие изменения возлагают на производителей мебели и потребителей. PFA и ее союзники по отраслям и общественным интересам активно участвуют в разработке стандартов, чтобы избежать необоснованных требований по воспламеняемости, подобных этим.

Автомобили и самолеты

В Северной Америке FPF, используемые в автомобилях, должны соответствовать Федеральному стандарту безопасности автотранспортных средств MVSS-302, который находится в ведении U.S. Департамент транспорта. Это правило, которое применяется как к плиточному, так и к формованному пенопласту, обычно требует огнестойкой обработки пенопласта. Размещение самолетов регулируется Министерством транспорта в соответствии с разделом 25. 853 (a) Федерального авиационного законодательства и Приложением F. FAR 25.853 (c). Этот стандарт соблюдается за счет комбинации обработки FR и материалов, препятствующих огнестойкости. Щелкните здесь для получения дополнительной информации о стандартах воспламеняемости пены, используемой в автомобилях и самолетах.

Будьте активны в предотвращении пожаров

PFA является партнером Управления пожарной безопасности США и Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA).Мы предлагаем вам воспользоваться загружаемыми учебными материалами, чтобы принимать меры по предотвращению пожаров в вашей компании и в вашем районе:

Планирование эвакуации
Менее 75% американских семей имеют план эвакуации на случай пожара. Менее половины семей, у которых есть планы, когда-либо практиковали это. Помогите своей семье, сотрудникам и соседям планировать заранее. Каждый должен знать, что делать и куда идти в случае пожара. Загрузите и распространите это важное напоминание о планировании побега.

Курение и домашние пожары
Ежегодно почти 1000 курильщиков и некурящих погибают в результате пожаров, вызванных сигаретами и другими курительными принадлежностями. Управление пожарной охраны США работает над предотвращением смертей и травм в результате пожара в доме, вызванных курением. можно предотвратить возгораний, вызванных сигаретами и другими курительными материалами, .
https://www.usfa.fema.gov/prevention/outreach/smoking.html

Установить. Осмотреть. Защищать.
Установка .Осмотреть. Защищать. Кампания является частью усилий Управления пожарной охраны США по сокращению смертей и травм в результате пожаров по всей стране, призывая жителей устанавливать дымовые датчики в своих домах, а также регулярно проверять и обслуживать их. Работающие дымовые извещатели и спринклеры спасают жизни.
https://www.usfa.fema.gov/prevention/outreach/smoke_alarms.html

Причина отказа пены № 2: неприемлемая опасность возгорания

Неприемлемая опасность пожара

Неужели слишком много просить, чтобы наша теплоизоляция не была ускорителем огня? В конце концов, теплоизоляция может (и должна) постоянно и полностью охватывать здания, которые мы занимаем. Пена питает огонь. Пена не получается. (См. 13 причин отказа пены здесь.)

Чтобы понять, что значит быть ускорителем, посмотрите видео ниже, подготовленное Ассоциацией производителей целлюлозной изоляции, в котором сравниваются характеристики горения целлюлозы, стекловолокна и пены (длинная версия видео находится здесь). Изоляция из аэрозольной пены производит пробой за 44 секунды — сверхзвуковая струя при ускорении огня за счет теплоизоляции.

Как описано в техническом меморандуме OSHA 1989 года:

«Жесткие полиуретановые и полиизоциануратные пены при воспламенении быстро воспламеняются и выделяют сильное тепло, густой дым и газы, которые являются раздражающими, легковоспламеняющимися и / или токсичными.Как и в случае с другими органическими [нефтехимическими материалами на основе углерода], наиболее важным газом обычно является окись углерода. Продукты термического разложения пенополиуретана состоят в основном из оксида углерода, бензола, толуола, оксидов азота, цианистого водорода, ацетальдегида, ацетона, пропена, диоксида углерода, алкенов и водяного пара ».

«Одна из основных мер предосторожности, которые необходимо соблюдать при работе с органическими [нефтехимическими] пенами на основе углерода, — это запретить источники возгорания, такие как открытое пламя, резаки и сварочные горелки, высокоинтенсивные источники тепла и курение.”

Поэтому пена может быть особенно опасной во время строительства или ремонта, поскольку она часто подвергается воздействию.

Шанхай, 2010 г.

В 2010 году возгорание пены, вызванное сваркой в Шанхае, Китай, привело к ужасающей трагедии, унесшей жизни не менее 53 человек и более 70 раненых.

Газета South China Morning Post сообщила:

«В рамках пилотной схемы энергосбережения местное правительство модернизировало его внешними изоляционными панелями. Но горючая полиуретановая пена была определена как главный фактор, способствовавший размаху катастрофы ».

Пена может содержать химические антипирены, но на самом деле они не предотвращают горение пены — см. Этот новый отчет, Антипирены в строительной изоляции: аргументы в пользу переоценки строительных норм, здесь. Однако замедлители отравляют окружающую среду (см. № 1 «Опасные токсичные ингредиенты»).

В ноябре 2012 года небоскреб в Дубае — как писал здесь Ллойд Альтер в статье Treehugger — фактически сжег дотла своего фасада, чему способствовали сэндвич-панели из пенопласта и металла.

И, конечно же, мы должны упомянуть ужасающую трагедию пожара на Гренфелл-Тауэр в Лондоне в июне 2017 года, в результате которого 72 человека погибли и 70 получили ранения. В то время как башня представляла собой ужас бесхозяйственности и нарушений, облицовка на основе пенопласта была определена как значительный виновник трагедии.

Учитывая все это, важно напоминать себе, что есть выбор. Какие еще возможные изоляционные материалы мы можем использовать?

Минеральная вата? Негорючие.Глянь сюда.
Ячеистое стекло? Негорючие. Глянь сюда.
Древесное волокно? Огнезащитный. Глянь сюда.
Целлюлоза? Огнезадерживающий. * См. Здесь. Смотрите видео ниже. (Не пытайтесь делать это дома.)

Все помогает предотвратить распространение огня.

Пена не только разжигает огонь, но и при неправильном нанесении аэрозольной пены может фактически вызвать пожар. Как сообщил Мартин Холладей в 2011 году на GreenBuildingAdvisor, результаты могут быть разрушительными:

«Подразделение пожарной безопасности штата Массачусетс (DFS) расследует причины трех пожаров в домах, которые произошли, когда подрядчики по изоляции устанавливали распыляемую полиуретановую пену.

По словам Тима Родрике, директора DFS, следователи подозревают, что возгорания были вызваны экзотермической реакцией, которая возникла в результате смешивания двух химических веществ, используемых для создания распыляемой пены ».

Кейп-Код, 2011. Фото: Дэйв Карран.

Пена не помогает при тушении пожаров. Пенная изоляция делает пожаротушение более опасным и трудным.

У нас есть выбор.

По всем причинам, по которым пена не работает, см. Наш пост «Пена не работает».

Огнестойкость жесткого пенополиуретана

Изоляционные системы

PU превосходят правила пожарной безопасности и требования к страхованию для широкого спектра применений.
Согласно европейской системе классификации строительные материалы делятся на 7
Евроклассы:

A1 и A2 для неорганических негорючих материалов
B, C, D, E, для горючих материалов
F, для материалов, характеристики которых не определены
Жесткая полиуретановая изоляция по реакции на огонь имеет классификацию от B до E в зависимости от ряда факторов, таких как состав и тип облицовки.

Дополнительные классификации используются как указание на образование дыма для строительных материалов: s1, s2 и s3, где в случае s3 нет ограничений на образование дыма.

Жесткая полиуретановая изоляция по классу дымообразования от s1 до s3, также в зависимости от состава, типа облицовки и т. Д.

Дополнительные классификации для горящих капель / частиц строительных материалов: d0, d1 и d2.

Жесткая изоляция из полиуретана — это термореактивный материал, что означает, что он не плавится под воздействием огня. Не производит капель. Поэтому он всегда классифицируется как d0.

Непрерывное свечение
Непрерывное горение раскаленным газом — это самораспространяющийся процесс горения без воспламенения, который может возникнуть внутри некоторых пористых материалов, таких как волокнистые изоляционные материалы и древесноволокнистые плиты. В этой ситуации накопление тепла происходит внутри из-за продолжающихся экзотермических процессов, инициированных первоначальным воздействием источника воспламенения.Это накопление тепла может прекратиться со временем, если изоляция позволяет отводить избыточное тепло. В противном случае процесс продолжается, при этом температура внутри продукта продолжает расти, что в конечном итоге приводит к возгоранию.

Изоляционные материалы обычно устанавливаются за внутренней облицовкой помещений и в полостях за большими площадями. Непрерывные горящие пожары, возникающие внутри изоляции, развиваются медленно и, следовательно, представляют опасность, поскольку они могут оставаться незамеченными за облицовочным материалом в течение длительного периода времени (до нескольких часов).Таким образом, эти продукты могут действовать как возможный источник возгорания на большой площади для соседних материалов, что приводит к развитию пожара.

Жесткая полиуретановая изоляция не вызывает постоянного свечения; поэтому он не распространяет огонь.

Сравнительные испытания PU / MW в условиях конечного использования

ANPE и PUEurope разработали несколько исследовательских проектов для оценки огнестойкости полиуретановых изделий в их реальных условиях эксплуатации.

Обобщение испытаний приведено в этом видео.

В фильме представлены крупномасштабные испытания изоляции кровли под битумными гидроизоляционными мембранами (Broof t2), изоляции внешних стен (ETICS) и изнутри с предварительной изоляцией. — соединены с гипсокартонными системами (испытание угла помещения), каналы предварительно изолированы для транспортировки по воздуху (испытание угла помещения).Сравнительные испытания оценили огнестойкость полиуретановых изделий и изделий из минеральной ваты, выбранных в качестве элементов сравнения из-за их неорганической природы и их высокого уровня классификации в рамках Европейской системы евроклассов.

Японский MLIT одобрил первый негорючий уретановый материал ｜ О SEKISUI ｜ SEKISUI CHEMICAL CO., LTD

Японский MLIT одобрил первый негорючий уретановый материал

19 мая 2014 г.

SEKISUI CHEMICAL CO., ООО

SEKISUI CHEMICAL CO., LTD. (Президент: Наофуми Негиси) High Performance Plastics Company (президент: Кейта Като) получила первое в истории одобрение MLIT (1) за недавно разработанный негорючий уретановый материал.

1. Обзор

Негорючий полиуретан, разработанный бизнес-отделом FP (2), представляет собой технология огнезащитных составов. Пламя быстро распространяется по строению в котором используется обычный жесткий пенополиуретан, но негорючая уретановая форма предотвращает связывание O2 и горючего газа через специальный карбонизированный слой, который создается при нагревании, мгновенно подавляя распространение огня (см. схему ниже).

Результат внутренней оценки также подтвердил стандарт 5V-A, самый соответствие стандартам огнестойкости UL94 (3), а также воспламеняемость США стандарты. Намечена процедура их будущего приобретения.

Существующие пенополиуретан используется в строительстве, но создает опасность пожара даже при воздействии небольшого пламени.

Негорючий полиуретан — это не только затвердевший пенопласт, но также может обрабатываться методом напыления и конопатки. Секисуи Компания Chemical рассчитывает предложить широкий спектр применений, где требуется теплоизоляция зданий. изоляция и безопасность необходимы.

Кроме того, производство различных форм возможно с использованием форм для литья под давлением, а благодаря легкости вес, можно ожидать дополнительных приложений. Огнестойкость, термостойкость, и уплотнения, используемые в производстве автомобилей и самолетов, топливных элементах и электрических продукты — это те же области, в которых можно использовать эту новую технологию.

В будущем разработка будет продвигаться к приложениям продуктов и Планируется, что первые продукты с использованием этого материала появятся на рынке в течение в этом году.

2. Основные характеристики негорючего полиуретана

	• Сертификат MLIT на невоспламеняющиеся материалы NM-3729
	• Плотность: макс. 65 кг / м3.
	• Прочность на сжатие: мин. 30 Н / см2.
	• Теплопроводность: 0,031 Вт / м • k макс.
	• Водопоглощение: макс. 1,1 г / 100 см2.

Фото разработанного продукта

* Видео наших экспериментов по огнестойкости.

Щелкните любой из форматов фильмов ниже. (Японские субтитры )

Список литературы

* 1: MLIT (министр земли, инфраструктуры, транспорта и туризма) Утвержденные испытания на негорючесть
	Испытания на тепловыделение и выбросы вредных газов должны пройти.Испытание тепловыделения требует полного тепловыделения. уровень 8 МДж / м2 даже при нагреве мощностью 50 кВт в течение 20 минут. непрерывно. Кроме того, условия требуют макс. скорость тепловыделения не более 10 секунд при 200 кВт / м2 без дыр и трещин.

* 2: FP (Противопожарная защита) Бизнес-сводка
	Производство огнестойких изделий с тепловым расширением. огнестойкий материал «Фи-Блок». Основные приложения для Fi-Block — огнестойкие перегородки, противопожарные из пластика. проходки труб и кабелей, повышенная огнестойкость створок и двери, и стыки в огнестойких стенах.

* 3: UL94 5V-A Обзор номинальных значений
	Горение прекращается в течение 60 секунд после пяти применений из пяти секунд каждого пламени (больше, чем используется в Вертикальном горении тестирование) к тестовой панели.Образцы для испытаний НЕ МОГУТ иметь прожог (без отверстия). Это наивысший (самый огнестойкий) рейтинг UL94.

Заявление об ограничении ответственности

Этот пресс-релиз может содержать заявления прогнозного характера. Такие прогнозные заявления основаны на текущих ожиданиях и убеждениях и зависят от ряда факторов и неопределенностей, которые могут привести к тому, что фактические результаты будут существенно отличаться от тех, которые выражены или подразумеваются в таких заявлениях, из-за изменений в мировой экономике, бизнесе, конкурентном рынке и регуляторные факторы.

Явления возгорания жестких пенополиуретанов

3.1. Характеристика пены

СЭМ-микрофотографии поперечных сечений каждой пены были сделаны при увеличении 100 и показаны на рис. Все материалы имеют однородную ячеистую структуру, а также в основном закрытые ячейки. Это типично для жестких пенополиуретанов и желательно для большинства целей, поскольку стенки с закрытыми ячейками вызывают не только низкое водопоглощение и низкую проницаемость для влаги, но также удержание вспенивающего агента, что отвечает за их низкую теплопроводность.RPUF с плотностью около 30 кг / м ² часто имеет содержание закрытых ячеек 85–95% [1]. Исследованные пены показывают довольно однородные размеры ячеек, которые увеличиваются с уменьшением плотности пены. Кроме того, разные пены имеют сравнимую морфологию ячеек при одинаковой плотности, что делает их сопоставимыми по характеристикам горения.

СЭМ-микрофотографии клеточной структуры всех исследуемых материалов.

приводит результаты по теплопроводности и прочности на сжатие.Теплопроводность пен с закрытыми порами зависит от плотности, размера ячеек и газа внутри ячеек пены и не является линейной зависимостью. Фактически, теплопроводность определяется теплопроводностью твердого тела и газа, а также радиационным теплопереносом между стенками ячеек [37]. Приведенные данные показывают, что минимальная теплопроводность обычно находится в диапазоне 50–70 кг / м ³. Это согласуется с литературой [37] и связано с увеличением твердой проводимости, уменьшением радиационного вклада и небольшим уменьшением газовой проводимости с увеличением плотности.В литературе сообщалось, что ППУФ, продуваемый пентаном, имеет более низкую теплопроводность, чем ППУФ, продуваемый водой [38]. Это подтвердили измерения. Обычные RPUF, используемые для строительства, имеют плотность около 30 кг / м ³, а их теплопроводность может составлять всего 24 мВт / м · К [2]. Поскольку состав пен, исследованных в этом исследовании, не был оптимизирован в отношении их теплопроводности, λ увеличивается по сравнению с коммерческими системами. Из-за повышенной стабильности пенопластов с более высокой плотностью прочность на сжатие увеличивается с увеличением плотности [1].В то время как PUR-P и PUR-H показали одинаковые значения прочности на сжатие при одинаковых плотностях, PIR-30-P имел значительно повышенную прочность на сжатие, составляющую 348 кПа, по сравнению с 195 кПа для PUR-30-P и 170 кПа для PUR-. 30-Н. Однако прочность на сжатие при плотности 100 кг / м ³ была аналогичной для пен PUR и PIR.

Таблица 2

Результаты определения характеристик пены.

PUR-50-H 1025 ± 23

Материал	λ при 10 ° C (мВт / м · К)	Прочность на сжатие (кПа)
PUR-30-P	29.6 ± 0,2	195 ± 9
PUR-50-P	25,7 ± 0,2	338 ± 4
PUR-30-H	29,8 ± 0,2	170 ± 8
27,7 ± 0,2	343 ± 14
PUR-70-H	28,5 ± 0,2	424 ± 10
PUR-100-H	26,6 ± 0,2
ПИР-30-П	28,6 ± 0,2	348 ± 2
ПИР-50-П	28.2 ± 0,2	355 ± 4
ПИР-70-П	25,1 ± 0,2	369 ± 11
ПИР-100-П	29,8 ± 0,2	1091 ± 28

3.2. Анализ пиролиза и предельный кислородный индекс

В TG все материалы показали свою основную стадию разложения между 250 и 500 ° C. Кривые ТГ и скорости потери массы (MLR) пен PUR-P и PUR-H показаны на рис. Поскольку все пены измерялись как порошковые, плотность исходных материалов не оказывала значительного влияния на процесс пиролиза.

Результаты ТГ пен PUR-P, PUR-H и PIR-P.

Результаты ТГ показаны в. PUR-P и PUR-H показали аналогичное поведение при разложении с широким пиком между 250 и 500 ° C и четырьмя меньшими локальными максимумами. Для сравнения рассматривался только первый локальный пик. Температуры первого пика колебались от 290 до 296 ° C. Все пены имели остаток приблизительно 20 мас.%, А T _95% находился в диапазоне от 274 до 281 ° C; температура пиролиза (T _макс) составляла от 290 до 296 ° C.

Таблица 3

Результаты измерений TG и LOI.

50UR328- Т

Материал	T _95% (° C)	T _max (° C)	Остаток (мас.%)	Ср. Остаток (мас.%)	LOI (об.%)
PUR-30-P	274	290	19,9	19,8 ± 0,1	19,5 ± 0,3
275	291	19.7	20,4 ± 0,2	19,8 ± 0,1
PUR-30-H	277	296	21,5	20,4 ± 1,1	20,1 ± 0,2
PUR-5055 281		21,5	20,5 ± 0,2
PUR-70-H	276	291	19,3		21,0 ± 0,2
PUR-100-H	278 2903 903 21,3 ± 0,1
ПИР-30-П	279	338	26.7	27,4 ± 0,7	21,5 ± 0,2
ПИР-50-П	279	339	27,8		22,4 ± 0,2
ПИР-70-П	340	28,0	22,9 ± 0,2
ПИР-100-П	293	339	27,1		23,1 ± 0,1

Пены ПИР-П показали разложение с одним большим разложением С.Повышенная термостойкость пен PIR обусловлена структурой изоциануратного кольца [39]. Разложение PIR-P начинается в диапазоне от 279 до 293 ° C и немного увеличивается с увеличением плотности. PIR-P обычно давал большее количество остатка: в среднем 27,4 мас.%.

содержит результаты измерений предельного кислородного индекса (LOI) для всех пен, которые были протестированы. Внутри каждой группы материалов LOI увеличивался с увеличением плотности, хотя эффект невелик. Действительно, влияние плотности ограничено 1.2 до 1,6 об.% И было связано с повышенной тепловой инерцией и лучшим выходом полукокса пен с более высокой плотностью. LOI PUR-30-H немного увеличился, 20,1 об.% По сравнению с 19,5 об.% Для PUR-30-P, что, вероятно, является следствием использования негорючего вспенивающего агента. Из-за более высокой термостойкости пен PIR-P LOI увеличился примерно на 2 об.%, В диапазоне от 21,5% до 23,1%.

3.3. Поведение при пожаре

3.3.1. Время до воспламенения

Из-за ячеистой структуры пен и низкой тепловой инерции, которую это влечет за собой [40,41], tig всех материалов, измеренных с помощью конического калориметра, составлял 4 с или меньше ().Небольшое увеличение tig было измерено для увеличения плотности, которое не было значительным, но было связано с повышенной тепловой инерцией пен с более высокой плотностью. В общем, tig для термически толстых материалов можно описать как [4,42]:

tig = π4λρc (Tig − T0) 2q˙ext ″ 2 − CHF,

(2)

где Tig — температура воспламенения пены, T0 — температура окружающей среды, q˙ext ″ — внешний тепловой поток, а CHF — критический тепловой поток, необходимый для зажигания RPUF в конусном калориметре.Измеренная теплоемкость, а также расчетное и измеренное значение tig для всех материалов показано в. Для расчета tig использовались следующие параметры: Tig = 305 ° C [40]; Т0 = 20 ° С; q˙ext ″ = 50 кВт / м ²; CHF = 23 кВт / м ² [4].

Таблица 4

Удельная теплоемкость, а также расчетная, измеренная и скорректированная tig для пен с плотностью 50 кг / м ³.

± 1 1315 0,16

Материал	тигров Измерено	c (Дж / кг К)	тигров Рассчитано	тигров Рассчитано
PUR-50558 3	1304 ± 52	0.14	0,90
PUR-50-H	2 ± 1	1315 ± 47	0,15	1,30
PIR-50-P	3 ± 1	0,79

Рассчитанные tig занижают измеренные на порядок величины. Причина этого в том, что формула для оценки tig имеет некоторые приближения, например, она предполагает, что все количество падающего излучения поглощается в поверхностном слое.Однако как полупрозрачная среда пена демонстрирует глубокое поглощение инфракрасного излучения [30]. Поскольку первые стенки ячеек в верхнем слое имеют только часть полного поглощения, глубокое поглощение может быть основным фактором для определения tig. [43] Чтобы проверить это, был проведен простой эксперимент, как описано в [31,32]. Измеренные значения интенсивности, толщины образцов и рассчитанные коэффициенты поглощения отображаются в.

Таблица 5

Измеренные интенсивности ( I / I ₀), толщина образца ( S ), коэффициенты поглощения ( a ) и поглощение зоны пиролиза (αpy) для каждой пены с плотность 50 кг / м ³.

Материал	I / I ₀ (%)	S (мкм)	a (мм ^-1)	αpy
PUR-50-P	63 ± 4	91 ± 13	5067	0,40
PUR-50-H	58 ± 1	104 ± 955	0,34
ПИР-50-П	69 ± 2	76 ± 11	4900	0.44

Измерения падающего излучения на измерителе теплового потока после прохождения через сжатый образец пенопласта показали, что менее 50% излучения поглощается в поверхностном слое от 76 мкм для ПИР-50-П до 104 мкм для PUR-50-H.

показывает микрофотографию SEM средней стойки и клеточных стенок PUR-50-P, PUR-50-H и PIR50-P, показывающую, что размер стойки составляет приблизительно 10 мкм, а толщина отдельной клеточной стенки меньше. чем 1 мкм.Поэтому глубокая абсорбция является решающим фактором при определении tig для всех протестированных пен.

СЭМ-микрофотография поперечного сечения стоек и стенок ячеек для PUR-50-P, PUR-50-H и PIR-50-P, а также соответствующих зон пиролиза.

Для получения более надежных результатов оценки tig был определен эффективный тепловой поток (q˙eff ″) для расчета tig для RPUF. Следовательно, коэффициент поглощения, который описывает долю излучения, поглощаемую на заданном расстоянии, определяется как:

был рассчитан для каждой пены на толщину зоны пиролиза, способствующей воспламенению [30].Значение 0,10 мм рассматривалось для PUR-50-P, 0,08 мм для PUR-50-H и 0,12 мм для PIR-50-P. Зона пиролиза, способствующая воспламенению, быстро изменяется в начале испытания коническим калориметром. Если на первом этапе стенки и стойки ячеек поглощают излучение, то через короткое время поглощающий слой состоит из жидких продуктов пиролиза. Поскольку этот слой неоднороден по поверхности образца, толщины для расчета коэффициента поглощения были грубо оценены путем анализа изображений, полученных с помощью изображений поперечных сечений закаленной пены, как показано на рис.Поглощение зоны пиролиза (αpy) для каждой пены указано в. Эффективный тепловой поток был определен как:

q˙eff ″ = αpy · q˙ext ″.

(4)

Значения tig, оцененные путем приложения эффективного теплового потока, перечислены в. Соответствующие результаты все еще недооценивают реальный tig и носят скорее качественный характер, чем представляют собой количественную оценку. Было показано, что исследованные пены практически мгновенно воспламеняются при воздействии теплового потока 50 кВт / м ².Однако результаты того же порядка величины и представляют собой хорошее приближение к измеренному tig.

3.3.2. Burning

Результаты измерений tig, PHRR, tPHRR, THR, остатка и TML / THR показаны на коническом калориметре. Теплопроводность пенопласта в основном была низкой, поэтому ячеистые полимеры очень быстро реагируют на тепловой поток. Поэтому поверхность всех испытанных образцов быстро нагревалась после воздействия внешнего теплового потока конусного калориметра.Это привело к быстрой поставке продуктов пиролиза и, следовательно, к быстрому развитию устойчивого горения. Все образцы подверглись отчетливому обугливанию, и ни один из них не продемонстрировал структурного разрушения и не образовал очага пожара жидких продуктов пиролиза.

Таблица 6

Результаты испытаний конического калориметра.

(вес.%) / THR (МДж / м ² г)55 ПУР-50-Н55 ПИР-30-П55 ПИР-100-П

Образец	tig (s)	PHRR (кВт / м ²)	tPHRR (s)	THR (MJ / m ²)	TIG	Остаток
PUR-30-P	2 ± 1	368 ± 3	15.0 ± 1,0	27 ± 2	15,5 ± 0,4	2,0 ± 0,1
ПУР-50-П	3 ± 1	405 ± 7	16,5 ± 1,5	40 ± 2	16,4 ± 0,0	1,9 ± 0,1
PUR-30-H	2 ± 1	366 ± 14	16,5 ± 4,5	27 ± 2	18,5 ± 3,7	2,0 ± 0,1
2 ± 1	395 ± 1	16.5 ± 1,5	41 ± 2	15,7 ± 1,0	1,9 ± 0,1
PUR-70-H	3 ± 1	417 ± 1	16,5 ± 1,5	57 ± 1	16,9 ± 0,1	1,9 ± 0,1
PUR-100-H	4 ± 1	428 ± 13	19,5 ± 1,5	87 ± 1	16,5 ± 0,0	1,9 ± 0,1
2 ± 1	234 ± 6	13.5 ± 1,5	28 ± 1	16,7 ± 0,9	2,1 ± 0,1
ПИР-50-П	3 ± 1	226 ± 1	16,5 ± 1,5	47 ± 1	22,8 ± 1,1	2,1 ± 0,1
ПИР-70-П	3 ± 1	226 ± 9	15,0 ± 1,0	55 ± 4	23,5 ± 2,2	2,1 ± 0,1
4 ± 1	219 ± 5	18.0 ± 1,0	81 ± 3	24,5 ± 1,8	2,0 ± 0,1

Кривые HRR всех протестированных материалов представлены в. Графики показывают типичное горение материалов, образующих остатки [36]. Возгорание немедленно сопровождалось PHRR и образованием углеродсодержащего защитного слоя. Затем, на втором этапе, происходило платообразное поведение HRR с менее интенсивным горением. Длина этого плато зависела от плотности материалов и, следовательно, от количества горючего материала.Период горения удлинялся с увеличением массы образца, но имел одинаковую интенсивность в каждой группе материалов. Для некоторых образцов можно было идентифицировать незначительные пики в конце плато, которые были вызваны растрескиванием поверхности остатка.

Кривые HRR для вспененного полиуретана ( и ), вспененного пентаном, ( b ) полиуретана, вспененного водой, и ( c ) вспененного полиуретана, вспененного пентаном.

О влиянии плотности на горение уже сообщалось как для гибких, так и для жестких пен [33,44].Представленный массив кривых также известен для обугливания образцов разной толщины. Увеличение толщины образца при сохранении постоянного химического состава материалов приводит к длительной фазе устойчивого горения. По сравнению с характеристиками горения настоящих пен, повышенная плотность образца вызывает аналогичный эффект. При сохранении химического состава пены постоянным количество горючего материала увеличивается [36]. Аналогичное горение наблюдалось для не обугливающихся полимеров, таких как полиметилметакрилат (ПММА).После воспламенения ПММА демонстрирует фазу устойчивого горения с почти постоянной HRR, продолжительность которой определяется толщиной образца и, следовательно, количеством горючего материала [45]. Явление повышенного устойчивого горения для пен основано на том же эффекте, но вместо увеличения толщины образца для большего количества горючего материала плотность является изменяемым параметром. В то время как для различных толщин образца фронт пиролиза, потребляющий образец, является постоянным, но время горения увеличивается, поскольку фронт должен проходить большее расстояние, для образцов с различной плотностью фронт пиролиза должен проходить такое же расстояние, но его скорость уменьшается с увеличением плотности.Эксперимент по изменению свойств, включая толщину образца, показал такое же результирующее влияние на скорость потери массы горящих полимеров. Увеличение толщины образца не изменяло среднюю или пиковую скорость потери массы, пока толщина образца была достаточно большой для достаточного глубокого поглощения [42].

Специальные пенообразователи действуют как газообразный антипирен в пенопластах с закрытыми порами. Трихлорфторметан (CFC-11) действует как ингибитор пламени, обладает способностью гасить радикалы и, как известно, улучшает огнестойкость пен [41].Из-за его озоноразрушающей способности он был запрещен в 90-х годах; следовательно, воспламеняемость RPUF стала серьезной проблемой. Воспламеняемость вспенивающих агентов все еще является предметом исследований [46], поскольку вспенивающие агенты, используемые в настоящее время, могут быть негорючими (например, HFC 365/227 93/7 или вода) или легковоспламеняющимися (например, смесь изомеров пентана). Тем не менее, PUR-P и PUR-H работали одинаково при плотностях 30 и 50 кг / м ³ соответственно. Результаты исследованных конусных калориметров, полученные для обоих материалов, не показали существенных различий.Несмотря на то, что содержимое закрытых ячеек является либо легковоспламеняющимся (изо- и циклопентан для вспененных пентаном пен), либо инертным (CO ₂ для вспененных вспененных материалов), PHRR, средний HRR и пожарная нагрузка различаются для каждого из них. другие лишь незначительно. Поскольку пентан добавляет не более 3-5 мас.% К общей массе и, таким образом, почти не добавляет топлива или повышенного EHC, огнестойкость RPUF определяется в основном твердым полимером, а не газовой фазой [8]. Исследования вспененных пен из пентана и HFC 365mfc показали, что они принципиально не отличаются от вспененных вспененных материалов с CFC-11 или HCFC 141b по своим огнестойкости [47,48].

PHRR PUR-H увеличился с 366 кВт / м ² для PUR-30-H на 17% до 428 кВт / м ² для PUR-100-H, вероятно, из-за большего количества горючего материала в поверхностном слое, что привело к большему количеству продуктов пиролиза и привело к более высокому PHRR для образцов с более высокой плотностью. Чем выше количество продукта пиролиза в верхнем слое, тем больше тепла может выделяться, что приводит к увеличению PHRR для материалов с более высокой плотностью. Из-за большей пожарной нагрузки материалов с увеличенной массой THR также выросла с плотностью пены.Выход полукокса незначительно изменился с плотностью в группе всех испытанных пен PUR-H, в диапазоне от 15,7 до 18,5 мас.%. Это соответствует остаточной массе, полученной от TG, даже несмотря на то, что остатки от TG были немного выше по сравнению с результатами конусного калориметра. Вероятно, это происходит из-за некоторого окислительного разложения, добавляемого к пиролитическому разложению в условиях принудительного пламени.

PHRR образцов PIR-P немного снизился с увеличением плотности. Для этих материалов эффект более отчетливого обугливания преобладал над эффектом большего количества горючего материала на поверхности для материалов с более высокой плотностью, как это наблюдалось для образцов PUR-H.PHRR и средний HRR значительно ниже по сравнению со всеми протестированными образцами PUR, но все они показали длительное время до исчезновения пламени. Лучшая общая огнестойкость пен PIR обусловлена структурой изоцианатного кольца. Ранее сообщалось о положительном влиянии на термическую стабильность, а также на поведение при пожаре [41,49,50]. Однако было обнаружено, что улучшенная термическая стабильность не обязательно приводит к лучшим противопожарным характеристикам [51]. Это улучшение, скорее всего, является результатом лучшего обугливания и, следовательно, лучшего защитного слоя, который исследуется и подробно описывается далее в этой статье.С увеличением плотности и, следовательно, большего веса образца THR увеличивается. По сравнению с пенами PUR-P и PUR-H пожарная нагрузка была очень похожей. Несмотря на то, что HRR был намного ниже, время до погашения увеличивалось. Плотность остатка увеличилась с 16,7 мас.% Для PIR-30-P до 24,5 мас.% Для PIR-100-P, что указывает на то, что превосходные характеристики обугливания также приводят к увеличению выхода полукокса с увеличением плотности. Это основано на том факте, что большее количество горючего материала в верхнем слое может образовывать более плотный слой угля, более эффективно защищающий нижележащий материал.Напротив, остаток, полученный от TG, был даже выше и аналогичен для всех пен PIR-P. В этом случае результаты конического калориметра отличаются от результатов ТГ, поскольку макроскопические эффекты, такие как образование защитного слоя, плохо распознаются ТГ. EHC не претерпел значительных изменений ни для одной из пен.

Остатки экспериментов конусного калориметра отображаются в. Существуют фундаментальные различия в качестве остатков на макроскопическом уровне, даже несмотря на то, что исследование угля с помощью СЭМ показало, что поверхность каждого остатка была замкнутой и компактной.Защитные слои, образовавшиеся во время горения образца, были одинакового качества в каждой группе материалов, независимо от их плотности. В то время как PUR-P и PUR-H образовывали остатки с видимыми отверстиями, остатки PIR-P имели замкнутую и компактную поверхность. показывает поверхность образцов с плотностью 50 кг / м ³, которые были закалены на 50 мас.% TML. Поскольку пенопласты PUR-P и PUR-H показали незначительный выход полукокса, а полукокс, образовавшийся во время горения, по-видимому, имел низкую вязкость, поскольку он пузырился во время горения, их остатки имели открытую поверхность и, следовательно, не покрывали весь образец.Обугливание пен PUR-P и PUR-H было хрупким и хрупким, обеспечивая лишь незначительную защиту, поскольку их поверхность не была закрытой. Образцы PIR-P показали остатки закрытой поверхности, покрывающие весь образец, из-за их повышенного выхода полукокса. Сразу после зажигания образовался замкнутый и плотный защитный слой. После погашения пламени остаток был стабильным и плотным. Это хорошо коррелирует с наблюдениями PHRR и HRR во время фазы устойчивого горения, поскольку PHRR и средний HRR были значительно ниже для пен PIR-P.

Остатки в коническом калориметре пен PUR-P, PUR-H и PIR-P.

Макрофотография остатков поверхностей ПУР-50-П, ПУР-50-Н и ПИР-50-П.

3.4. Развитие температуры внутри горящих образцов

Во время испытания конусным калориметром развитие температуры внутри горящих образцов отслеживалось на глубине 10, 20 и 30 мм. Кривая HRR и развитие температуры внутри образцов были построены во времени и отображены для PUR-50-P, PUR-50-H и PIR-50-P.Графики показывают отличные теплоизоляционные свойства пен. Несмотря на то, что PHRR верхнего горящего слоя для обоих материалов был достигнут уже через 16,5 с, температура, измеренная на глубине 10 мм, оставалась низкой. Как только фронт пиролиза приближался к термопаре, происходило резкое повышение температуры. К тому времени, когда T _95% был достигнут на глубине 10 мм, защитный слой на поверхности уже сформировался, и HRR начал падать до устойчивого горения HRR.После прохождения термопары пена сгорела в огне, так что термопара была частично покрыта остатками и частично обнажена. Таким образом, он измерял температуру пламени, которая является причиной ошибочного сигнала температуры выше 500 ° C. Падение температуры, отображаемое буквой b для сигнала 30 мм, было вызвано растрескиванием остатка. Нечто подобное произошло в c.

Кривая скорости тепловыделения и развитие температуры внутри горящего образца ( a ) PUR-50-P (b ) PUR-50-H и (c ) PIR-50-P.

Сравнивая сигналы температуры с сигналами PIR-50-P, время достижения T _95% на каждой глубине измерения значительно увеличилось для PIR-50-P. Это вызвано более низким значением MLR в условиях испытаний коническим калориметром и лучшими огнестойкими характеристиками этого материала. Для пен PIR эти наблюдения хорошо коррелируют с уменьшенным PHRR, уменьшенным средним HRR и их повышенным выходом полукокса и, следовательно, улучшенным защитным слоем по сравнению с пенами PUR-P и PUR-H. Кроме того, приближение к первой термопаре на глубину 10 мм для фронта пиролиза по-прежнему занимает больше времени, чем для пен PUR.Это также хорошо коррелирует с результатами конического калориметра, такими как PHRR, средний HRR и остаток. Графики температурного сигнала в c более гладкие, так как термопара была полностью покрыта нагаром.

показывает изменение температуры внутри горящих образцов для пен PUR-H и PIR-P для самой низкой и самой высокой плотности соответственно. Наклоны графиков исследуются путем определения максимума первой производной, которая определяется здесь как максимальная скорость нагрева (MHR).На графиках видно, что наклон температурных кривых тем круче, чем меньше плотность. дает понять, что начало повышения температуры на глубине 10 мм существенно задерживается за счет увеличения плотности. Хотя tPHRR, полученный при испытании конусным калориметром, почти не зависит от плотности, скорость фронта пиролиза составляет. Это доказывает, что образование защитного углеродистого слоя зависит только от количества горючего материала, которое расходуется огнем. Увеличение плотности пены приводит к более раннему образованию полукокса.Показатели MHR, указанные в, были зарегистрированы в течение первых 100 с для PIR-30-P, в то время как фронт пиролиза прошел последнюю термопару только через более 300 с для PIR-100-P. Сигналы термопар для PIR-100-P на глубине 20 мм и 30 мм показали явное повышение температуры от температуры окружающей среды до примерно 100 ° C, что было вызвано теплопроводностью во время горения через пену. После этого произошел небольшой перегиб сигнала, а затем произошло более резкое повышение температуры, что можно объяснить приближением фронта пиролиза.Падение температуры, отображаемое для 30-миллиметрового сигнала PUR-30-H, было вызвано растрескиванием остатка.

Изменение температуры внутри пен ( a ) PUR-H и ( b ) PIR-P при плотности 30 и 100 кг / м ³.

Таблица 7

Максимальные скорости нагрева на глубине 10, 20 и 30 мм для всех протестированных материалов.

8 172 П

Образец

Глубина 10 мм

Глубина 20 мм

Глубина 30 мм

MHR (° C / с)

tMHR (s)

MHR (° C / s)

tMHR (s)

MHR (° C / s)

tMHR (s)

ПУР-30-П

ПУР-50-П

PUR-30-H

PUR-50-H

21 50332 903

PUR-70-H

112

PUR-100-H

127

195

ПИР-30-П

ПИР-50-П

141

239

ПИР-100-П

107

231 7 3632 903 903 903

содержит максимумы скоростей нагрева (MHR), выведенные из температурных кривых, а также время, в которое произошло MHR (tMHR) для каждой глубины измерения (10, 20 и 30 мм).В общем, в каждой группе материалов MHR показывает уменьшение с увеличением плотности и с увеличением глубины измерения. Скорее всего, это эффект уменьшения теплового потока конических калориметров по мере увеличения расстояния от термопары, но также и результат увеличения толщины нагара и, следовательно, лучшего защитного слоя. Более низкий MHR и более длинный tMHR указывают на лучший защитный слой с увеличением глубины измерения, но не обязательно на более низкую скорость фронта пиролиза, поскольку существует перекрывающийся эффект теплопроводности через образец.Следовательно, MHR уменьшилась на глубине 20 мм и 30 мм по сравнению с 10 мм.

Пены PUR-P и PUR-H показали самые высокие скорости нагрева в отношении плотности. MHR для пенопластов, вспениваемых пентаном, была немного выше при 10 мм, что, вероятно, является результатом действия легковоспламеняющегося вспенивающего агента, хотя общие характеристики огня, определенные с помощью конического калориметра, не пострадали по сравнению с RPUF, полученным из вспененного водой. Однако по сравнению с пенополиуретаном значительная разница наблюдалась для PIR-P.MHR, измеренная на глубине 10 мм, снизилась с 89 ° C / с для PUR-30-H на 52% до 43 ° C / с для PIR-30. Это явление является следствием более высоких огнестойких характеристик пен PIR-P в условиях принудительного горения, о чем говорилось ранее. Пены PIR обычно демонстрировали самый низкий MHR и самый длинный tMHR.

В целом, измеренное повышение температуры замедляется с увеличением плотности и увеличением глубины измерения. Кроме того, максимальные скорости нагрева уменьшились, а время до максимальных скоростей нагрева увеличилось.Хотя это, вероятно, является эффектом теплопроводности через образец и не имеет значения для определения фактической скорости фронта пиролиза, это указывает на критическое изменение характеристик горения пены с увеличением плотности. Для пен с низкой плотностью сигнал температуры резко возрастал, как только фронт пиролиза приближался к термопаре. Напротив, для пен с высокой плотностью наблюдалось более умеренное повышение, включая незначительное повышение температуры внутри образца перед пиролизом, вызванное теплопроводностью через объем пены.Это означает сдвиг горения в сторону твердого неклеточного материала с увеличением плотности.

Информация о скорости фронта пиролиза может быть получена из изменения температуры, измеренной внутри горящих образцов. T _95%, полученный от TG, использовался для определения времени, в которое фронт пиролиза достиг глубины измерения температуры. Длительная фаза устойчивого горения в испытании конусным калориметром при постоянном размере образцов связана с уменьшением скорости фронта пиролиза.Чтобы исследовать это явление, скорость была рассчитана с учетом времен T _95%. Следовательно, скорость определялась на глубине образца от 10 до 20 мм и от 20 до 30 мм. Это было определено как метод 1. Интересно, что потеря массы, полученная при испытании конусным калориметром, указывает на линейное поведение на протяжении всего испытания до тех пор, пока не погаснет пламя. График нормализованного веса образца с течением времени показан для каждого тестируемого материала в. Данные измерений начинаются с tig и записывались до тех пор, пока не погасло пламя.Для каждого материала наблюдался излом кривой потери массы. Это знаменует переход от пламенного горения и пиролитического разложения к послесвечению углеродистого остатка. Нормализованные веса образцов подбирались, начиная от tig до момента затухания, и рассчитывалась результирующая скорость фронта пиролиза. Поэтому было сделано предположение, что уменьшение массы пропорционально уменьшению объема и что количество остатка, образовавшегося во время сгорания, было постоянным во времени. Это было определено как Метод 2.Результаты метода 1 и метода 2 были сопоставлены и нанесены на график по глубине образца. Это сравнение было выполнено для каждой пены с плотностью 50 кг / м ³ и показано на.

История нормализованного веса образца для пен ( a ) PUR-P, ( b ) PUR-H и ( c ) PIR-P.

Сравнение скорости фронта пиролиза, полученной с помощью термопары, и данных по потере массы для PUR-50-P, PUR-50-H и PIR-50-P.

И метод 1, и метод 2 выявили уменьшение скорости фронта пиролиза для всех пен.Как уже обсуждалось выше, это, вероятно, является следствием увеличения толщины слоев угля и уменьшения интенсивности излучения конического нагревателя с увеличением расстояния [34]. Кроме того, появление PHRR непосредственно после зажигания в самом начале измерения конусным калориметром свидетельствует о самой толстой зоне пиролиза или самой быстрой скорости фронта соответственно [35]. В то время как данные о потере массы конического калориметра указывают на постоянную скорость фронта пиролиза (), измерения с помощью термопары фактически доказывают, что скорость немного уменьшается с увеличением глубины измерения.Причиной того, что данные о потере массы остаются постоянными, может быть дополнительное тление остатка уже во время горения пламенем, как это было в предыдущем исследовании пен PIR и фенольных пен [52]. Тем не менее, эти два сигнала показывают хорошую корреляцию между Методом 1 и Методом 2 для PUR-50-P и PUR-50-H, оба из которых сгорают более неравномерно, чем пеноматериалы PIR. Фактически, была даже более сильная корреляция между результатами PIR-50-P, поскольку горение было более плавным.

Средние скорости фронтов пиролиза пен плотностью 50 кг / м ³ приведены в.Результаты были усреднены на глубине от 10 до 30 мм для обоих методов, чтобы охватить одну и ту же область измерения. Метод 2 дает снижение скорости на 13% для PUR-50-P и на 23% для PUR-50-H, соответственно. Напротив, скорость PIR-50-P увеличилась на 13% по сравнению с методом 1. Причиной этого, вероятно, являются ограничения обоих методов. Результаты метода 1 пострадали от неравномерно горящего образца, разлагающийся поверхностный слой которого не является идеальной плоскостью. Это приводит к тому, что фронт пиролиза достигает термопар в разное время.Скорость фронта пиролиза, полученная из потери массы в испытании конусным калориметром, подвержена системным эффектам рассеяния, поскольку масса образцов очень мала. Сравнение скорости исследуемых пен со скоростью объемного полимера показывает, насколько быстро ячеистые материалы поглощаются огнем из-за их низкой плотности. Для ПММА, как негорючего полимера, проявляющего термически толстое горение, была измерена средняя скорость фронта пиролиза 0,025 мм / с (1,51 мм / мин) [53].Для эпоксидной смолы (почти не обугливающейся) и ее слоистого силикатного нанокомпозита, образующего защитный слой, были измерены значения 0,012–0,023 мм / с (0,7–1,4 мм / мин) и 0,008–0,012 (0,5–0,7 мм / мин). соответственно [54]. Скорость фронта пиролиза исследуемых пен более чем в 10 раз превышала таковую для объемных полимеров.

Таблица 8

Средние скорости фронта пиролиза ПУР-50-П, ПУР-50-Н и ПИР-50-П.

9003 900 Зона пиролиза

Макрофотографии закаленных образцов представлены на рис. Пиролиз прерывали закалкой в жидком азоте, чтобы сохранить структуру образцов в точке потери массы 50% масс.Пены PUR-P и PUR-H демонстрируют полностью неповрежденную структуру пены под фронтом пиролиза и не показывают никакого обесцвечивания. Напротив, пена PIR-P показывает небольшую зону обесцвечивания, указывающую на термическое разложение под углем. Однако толщина обесцвеченной зоны существенно не меняется с плотностью.

Макрофотографии поперечных сечений закаленных образцов.

отображает SEM-изображения поперечных сечений образцов конического калориметра всех протестированных образцов.Несмотря на разницу плотностей, подобное поведение было обнаружено в каждой группе материалов. Здесь следует различать пенопласты PUR и PIR. PUR-P и PUR-H показали определенный фронт пиролиза с четкой границей между неизменной структурой пены и обугленным остатком. Это можно интерпретировать как результат очень хороших теплоизоляционных свойств пены и скорости фронта пиролиза. Поскольку теплопроводность через образец очень низкая, а скорость потери массы высока, структура пены не претерпевала никаких морфологических изменений до тех пор, пока материал не подвергся пиролизу и не сгорел в огне.Морфология пены затем терялась, когда фронт пиролиза проходил через образец. Это согласуется с более ранним исследованием [55].

СЭМ-микрофотографии поперечных сечений закаленных образцов.

Исследование поперечных сечений пен ПИР-П показало различное поведение. Вместо четкого фронта пиролиза наблюдалась зона пиролиза. Предполагается, что естественный выход углерода пен PIR, который отличается от PUR, является причиной этого явления. Микрофотографии, полученные с помощью SEM, показывают, что морфология пены в некоторой степени сохраняется в остатке или что, по крайней мере, полукокс образует пеноподобную структуру.Таким образом, в условиях принудительного горения пены PIR-P дают более эффективный защитный слой, чем пены PUR, с точки зрения их теплоизоляционных свойств.

СЭМ микрофотографии ПИР-70-П, структуры пены ( a ) и остатков ( b ).

отображает неповрежденную структуру пенопласта PUR-50-P, PUR-50-H и PIR-50-P, а также структуру их остатков после закалки. Остаток был тонким и хрупким, имел закрытую поверхность, что давало слабую защиту нижележащему материалу.Хорошо видно, что часть остатков пенопласта ПИР-П полая, с своеобразной ячеистой структурой. В целом остатки, образованные пеной PIR, были более стабильными, плотными и густыми по сравнению с пенополиуретаном. Предполагается, что это явление является основной причиной превосходных огнестойких характеристик и заслуживает более подробного изучения и в более широком масштабе.

СЭМ-микрофотографии структуры пенопластов ПУР-50-П, ПУР-50-Н, ПИР-50-П и остатков.

Полиуретаны в противопожарной защите

Рис.1: Принцип действия вспучивания a) Проникающая заглушка после воздействия огня, от b до e) Принцип действия воротников. (Источник: ZAPP-ZIMMERMANN)

Филипп Тот. Целью противопожарной защиты в зданиях и других промышленных объектах, таких как железнодорожные транспортные средства или корабли, является предотвращение травм и повреждения имущества. Во многих областях национальные и международные законы, стандарты и руководства строго регулируют меры противопожарной защиты, основанные на двух концепциях превентивной (предотвращение и ограничение пожаров) и защитной (пожаротушение) противопожарной защиты.Превентивная противопожарная защита делится на три области: структурная, инженерная и организационная противопожарная защита. Решения для профилактической инженерной противопожарной защиты включают системы обнаружения дыма и пожара, спринклеры и системы пожаротушения инертным газом, а также системы снижения содержания кислорода. Примерами превентивной структурной противопожарной защиты являются противопожарные перегородки и противопожарные двери, огнестойкое стекло, противопожарные уплотнения и использование огнестойких материалов.

Рис.2: Двухкомпонентные системы противопожарной защиты из полиуретана: а) газонепроницаемые для герметизации газопроводов, б) обычные для общего применения, в) водонепроницаемые для рельсового транспорта (Источник: ZAPP-ZIMMERMANN)

Использование пластмасс

Для снижения пожарной нагрузки рекомендуется по возможности использовать негорючие материалы, в том числе большинство материалов на минеральной и металлической основе. Однако во многих сферах применения современные пластмассы превосходят материалы на минеральной основе в отношении свойств материала, вариантов конструкции и производственных процессов.Однако в основе большинства пластиков лежит нефть или все чаще возобновляемое сырье, что делает их, как правило, горючими. Поэтому для снижения потенциальной опасности в случае пожара они обрабатываются специальными добавками, положительно влияющими на воспламеняемость, распространение пламени, капельное поведение при пожаре и состав дыма.

Огнезащитные составы и принципы действия

Среди этих добавок существуют различные механизмы действия. Такие вещества, как тригидроксид алюминия (ATH), отбирают энергию пламени (охлаждающий эффект) в сочетании с образованием воды как негорючего газа (эффект разбавления).Галогенированные антипирены непосредственно препятствуют химическому процессу горения из-за высвобождаемых радикалов (отравление пламенем). Хотя последние добавки очень эффективны, их токсичные продукты сгорания, а также их стойкость в сочетании с потенциальными гормоноподобными эффектами привели к более строгим правилам и даже запретам на некоторые из этих веществ.

Другой важный принцип известен как вспучивание, образование изолирующего углеродистого слоя с одновременным увеличением объема.В этом процессе на компоненте образуется расширяющаяся пена, защищающая оставшийся материал от кислорода, тепла и пламени. Этот эффект могут вызывать различные органические и неорганические материалы, а также их комбинации. Как правило, материалы, образующие устойчивую матрицу в случае пожара, могут быть расширены за счет дополнительных газообразующих веществ. Типичными примерами этой группы являются (поли) фосфаты. Вспучивающиеся огнезащитные средства в основном применяются в качестве покрытий или герметиков.

Вспучивание

В уплотнениях с проникновением увеличение объема является явным преимуществом вспучивающихся систем.Коэффициент вспучивания> 1 соответствует большему объему компонентов в случае пожара, чем в исходном состоянии при установке. Это увеличение объема может заполнить поврежденные участки уплотнений проникновения, такие как зазоры или отверстия, которые возникают, например, во время горения легковоспламеняющихся проникновений. Выбирая подходящие добавки, можно регулировать как степень и силу процесса вспучивания (силу расширения), так и твердость получаемого изоляционного покрытия. Например, вставки втулок имеют высокий коэффициент вспучивания вместе с высокой силой расширения, так что они могут сжимать пластиковые трубы и закрывать оставшееся отверстие после того, как они сгорят.

Рис. 3: Примеры различных формованных компонентов: а) блоки, б) заглушки, в) полосы, г) сложные формованные компоненты для специальных применений, д) вентиляционные решетки. (Источник: ZAPP-ZIMMERMANN)

ПУ системы противопожарной защиты в деталях — Обработка и применение

Развитие

Первые вспучивающиеся огнезащитные изделия из полиуретана (ПУ) для герметизации проходки в строительстве появились на рынке более 25 лет назад.Непрерывное развитие и улучшение свойств продукта привело к распространению этих систем на различные международные рынки, а также в другие области использования, такие как гражданское строительство, строительство железнодорожного транспорта и судостроение.

Рис.4: Комбинация формованных компонентов с двухкомпонентной монтажной пеной (Источник: ZAPP-ZIMMERMANN)

Настройка свойств

Свойства материала полиуретана можно регулировать в широком диапазоне, что делает его одним из самых популярных материалов для промышленного использования.Обычно состоящий из полиолов и изоцианатов, точный выбор этих двух основных материалов и их относительных соотношений влияет на такие свойства, как плотность, твердость или эластичность, без необходимости использования пластификаторов или других добавок. Пенополиуретан в большинстве случаев может быть получен путем добавления воды, которая в реакции с существующими изоцианатами образует газообразный диоксид углерода (CO ₂), который служит вспенивающим агентом.

Другие добавки используются для контроля, например, скорости реакции сшивания и вязкости сырья.Эти два свойства особенно важны для двухкомпонентных пенопластов и литейных смесей, которые обеспечивают практически постоянные конечные результаты независимо от условий окружающей среды, пока материал находится при правильной температуре.

Формовка

Полиуретан — превосходный материал для литьевых деталей. С помощью подходящих форм можно изготавливать сложные трехмерные формованные компоненты, которые сопоставимы с компонентами, полученными с помощью процессов литья под давлением.Это позволяет создавать индивидуальные решения, которые экономят время при установке, особенно в контролируемых приложениях, таких как строительство рельсовых транспортных средств.

Рис.5: Противопожарный блок с силиконовым покрытием (Источник: ZAPP-ZIMMERMANN)

Технологичность

Мягкая пена, используемая в настоящее время для уплотнений проникновения, отличается исключительными технологическими характеристиками. Формованные компоненты можно при необходимости адаптировать со стандартными изоляционными ножами, но также можно сделать так, чтобы они подходили к отверстиям чуть меньшего размера из-за их сжимаемости.Еще одно преимущество этих систем — исключение смешивания материалов и трудоемкой опалубки. Реактивные системы, такие как двухкомпонентная пена для монтажа на месте, идеально подходят для герметизации отверстий с многочисленными или неравномерными проникновениями. Во время расширения корпус из пенополиуретана автоматически приспосабливается к укупорке, устраняя необходимость в длительной индивидуальной резке.

Поскольку двухкомпонентные пенопласты можно комбинировать с формованными компонентами, большие отверстия с неравномерным проникновением также можно очень быстро закрыть путем заполнения пустых областей формованными компонентами и областей с проникновениями пенопластом на месте.

Системы

из мягкой пены PU также предлагают быстрое дооснащение путем удаления отдельных формованных компонентов или простой резки подходящих отверстий без трудоемкого сверления или долбления.

ПУ система противопожарной защиты подробно — Технические характеристики

Противопожарная

Что касается огнестойкости, необходимо различать огнестойкие свойства строительного материала и области применения. Большинство огнезащитных материалов из полиуретана горючие и относятся к классу E согласно EN 13501-1.Доказательство эффективности противопожарной защиты в приложении обычно определяется на основе процедур испытаний для конкретной ситуации. Для герметичных заглушек в строительстве они регулируются, например, EN 1366-3 в Европе и ASTM E814, также включенным в стандарты сертификации UL 1479 и FM 4990 в США. Огнестойкие испытания на огнестойкость проводятся в установках с элементами стен и потолка со стандартными проходками, такими как кабели и трубы.В Европе для управления температурным профилем в испытательной камере используется температурная кривая в соответствии с ISO 834-1, которая предназначена для моделирования профиля пожара твердого вещества. Существуют и другие кривые испытаний для специальных приложений, таких как туннельные пожары или пожары жидких веществ. Основным требованием во всех случаях является сохранение целостности помещения, предотвращение прямого распространения пламени через заглушку. В США этот F-рейтинг содержит в качестве дополнительного требования к механической устойчивости выгоревшего проплавления так называемое испытание струей из шланга.В этом испытании огнезащитное уплотнение обрызгивается струей воды сразу после прохождения испытания на огнестойкость. Поверхность уплотнения несколько раз опрыскивается водой под давлением 2,1 бар; любые возникающие пропуски приводят к провалу всего теста.

Еще одним требованием во многих случаях является ограничение теплопередачи. Во время испытания превышение температуры (ΔT) на неэкспонированной стороне не должно превышать 180 K на поверхности уплотнения и отверстиях. В Европе этот критерий, как правило, является обязательным, в то время как в США передача тепла имеет второстепенное значение, поскольку широкое использование спринклерных систем обычно может подавить распространение огня за счет теплопередачи.В результате этих очень разных требований огнезащитные изделия из полиуретана разрабатываются по-разному для соответствующих рынков.

Аспекты здоровья

Реактивные изоцианаты в полиуретанах обычно являются опасными веществами, которые могут вызывать аллергию и считаются канцерогенными. В связи с этим, особенно легколетучие образцы этой группы веществ все чаще становятся предметом правил и ограничений.Поскольку изоцианаты расходуются, когда они вступают в реакцию с полиуретаном, необходимо различать обработку затвердевших и неотвержденных полиуретановых материалов, принимая во внимание аспекты здоровья.

Обработка неотвержденных полиуретановых материалов: В эту категорию входят типичные одно- и двухкомпонентные пенополиуретаны в баллончиках и картриджах, которые обычно содержат реактивные изоцианаты. При обработке этих материалов необходимо соблюдать меры безопасности, указанные в соответствующем паспорте безопасности, например:

Достаточная вентиляция рабочего места
Использование защитной одежды, перчаток и очков
Избегание контакта с кожей

Для оценки фактического воздействия изоцианатов на рабочее место, на рабочем месте были проведены измерения обработки двухкомпонентной огнезащитной пены с изоцианатом pMDI в коаксиальном картридже с приставкой статического смесителя в закрытом помещении.Измеренные значения как для длительного, так и для кратковременного воздействия были ниже пределов обнаружения. При соблюдении вышеупомянутых мер безопасности это приложение не представляет опасности.

Обработка отвержденных полиуретановых материалов: Сюда входят формованные компоненты из полиуретана, отвержденные на месте пенопласты и литейные смеси. Во время отверждения потенциально опасные изоцианаты вступают в реакцию с соединениями уретана и мочевины, поэтому отвержденные полиуретановые материалы больше не считаются опасными.Чтобы оценить их влияние на здоровье, поведение выбросов было исследовано в испытаниях в испытательной камере в соответствии с EN 16516. Измеренные значения были ниже допустимых пределов. Поэтому в соответствии с различными национальными требованиями европейских стран продукты считаются безопасными.

Прочность

Европейская техническая оценка (ETA) обычно предполагает, что срок службы огнезащитных изделий из полиуретана составляет десять лет. Это значение является общим предположением и указано для всех продуктов, которые можно легко заменить или отремонтировать.Для более реалистичной оценки фактического срока службы были проведены внутренние испытания по моделированию старения различных мягких пенополиуретанов в соответствии с рекомендациями DAfStb. Результаты указывают на значительно более длительный срок службы, что соответствует эмпирическим выводам с момента выхода на рынок.

Рис.6: Испытательная установка для заглушек (Источник: ZAPP-ZIMMERMANN)

Сводка

Меры противопожарной защиты служат для защиты жизни и имущества людей.Противопожарные продукты на основе полиуретана используются в профилактической противопожарной защите зданий и характеризуются разнообразными адаптируемыми механическими и техническими свойствами для оптимальной противопожарной защиты.

В ходе обширных испытаний, проведенных сертифицированными институтами испытания материалов, эти системы, состоящие из горючих материалов, успешно продемонстрировали свою огнестойкость и получили многочисленные сертификаты и рейтинги в широком диапазоне применения.

Их растущее использование во всем мире в различных отраслях промышленности связано с их выдающимися техническими свойствами и экономическими преимуществами.Системы противопожарной защиты на основе полиуретана представляют собой эквивалентные или превосходные альтернативы системам, которые используются в других случаях.

Автор

Dr. rer. физ. Дипл.-хим. Филипп Тот: менеджер по продукции ZAPP-ZIMMERMANN GmbH, [email protected]

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт

	PUR-50-P	PUR-50-H	PIR-50-P
	Ср.Скорость (мм / с)	Сред. Скорость (мм / с)	Сред. Скорость (мм / с)
Метод 1	0,40	0,44	0,16
Метод 2	0,35	0,34	0,18