Пенополиуретан: вред для здоровья. Свойства пенополиуретана
Современный строительный рынок готов предложить своим потребителям как материалы, имеющие многолетнее применение и устойчивую репутацию, так и целый перечень полимеров, пришедших на рынок не так давно и еще только завоевывающих признание покупателей. Именно к этой группе и относят пенополиуретан.
Что это такое – пенополиуретан?
Этот современный строительный материал специалисты относят к группе газонаполненных пластмасс. Пенополиуретан (ППУ) состоит из инертной газовой фазы более чем на 85%. Сфера применения этого материала широка и разнообразна. Однако жесткие споры по поводу того, приносит ли пенополиуретан вред для здоровья, не стихают уже много лет. К самым обсуждаемым с этой точки зрения относят вопросы поведения материала при горении и выделения токсичных компонентов при нагревании.
История появления материала
Датой рождения пенополиуретана можно с уверенностью назвать 1937 год, когда небольшая группа ученых из лаборатории в Левенкузене синтезировала материал с необычными свойствами. В зависимости от того, каков был коэффициент смешивания компонентов нового материала и как быстро проходила реакция, свойства пенополиуретана кардинально отличались. С одной стороны материал был упругий и гибкий, но достаточно непрочный к разрывным нагрузкам. С другой стороны – прочность, твердость, плотность, но хрупкость при изгибании. У материала открывались чрезвычайно широкие перспективы, но Вторая мировая война существенно замедлила их исполнение. Однако начиная с 60-х годов прошлого столетия изготовление ППУ стало развиваться бурными темпами.
Компонентный состав ППУ
Основными компонентами, входящими в состав пенополиуретана и необходимыми для образования и присоединения цепочек полимера являются полиол (компонент А) и полиизоционат (компонент В). Иногда отечественные производители в полиол могут добавлять еще один компонент – катализатор. Основные составляющие пенополиуретана имеют специфический запах и представляют собой жидкость достаточно густой консистенции с оттенками от светло-желтого до темно-коричневого.
Полиол при длительном хранении имеет свойство слоиться, поэтому перед применением его рекомендуют перемешивать. Полиизоционат взаимодействует с водой — при контакте начинается кристаллизация. При длительном хранении на открытом воздухе на поверхности материала образуется пленка. По своему компонентному составу ППУ может быть двух видов – для напыления и для заливки.
Биогенные свойства
Полиолы и полиизоционаты, применяемые для производства ППУ, являются нефтепродуктами. Однако известно, что компоненты пенополиуретана можно вырабатывать и из растительных масел. Оптимальный вариант для этой цели — касторовое масло. Полиольный компонент также можно получить из масел подсолнуха, сои, рапса. Однако стоимость этого сырья достаточно высока и производство экономически нецелесообразно. Биогенные ППУ-материалы выпускаются в небольших объемах и используются для решения очень узких специфических задач.
Свойства ППУ
Пенополиуретан, выпускаемый отечественными и зарубежными производителями, имеет ряд как положительных, так и отрицательных характеристик.
Низкая теплопроводность материала (0,019 – 0,03 Вт/м), практически полная паронепроницаемость, водонепроницаемость делают пенополиуретан прекрасным тепло- и годроизолятором. То же самое можно сказать и о шумоизоляции. Высокий коэффициент адгезии делает возможным нанесение ППУ практически на любую поверхность.
Однако не только положительными качествами характеризуется пенополиуретан. Вред для здоровья человека может быть нанесен во время горения ППУ (при наличии прямого источника огня материал горит). Кроме того, пенополиуретан выделяет в атмосферу токсичные вещества — формальдегиды. Пенополиуретан, компоненты которого вступают во взаимодействие с воздухом и водой, неустойчив к влиянию солнечных лучей. С течением времени он темнеет и отваливается.
Сфера применения ППУ
Этот современный строительный полимер нашел широкое применение в различных областях жизнедеятельности человека. Наиболее широка его область применение в строительстве: теплоизоляция, акустическая и гидроизоляция гражданских и промышленных объектов любого назначения (жилых, загородных домов, цехов, складов, ангаров и т.д.). По причине низкой теплопроводности ППУ используют для утепления не только кровель, но и стен как внутри, так и снаружи зданий. Сэндвич-панели из ППУ незаменимы при строительстве быстровозводимых строительных объектов.
ППУ с плотностью 30-86 кг/м³ (жесткие пенополиуретаны) применяются в качестве шумо- и теплоизоляционного материала. Материал с плотность от 70 кг/м³ имеет плотную структуру, не пропускает воду и с успехом используется для гидроизоляционных работ.
При производстве холодильной техники ППУ применяется в качестве хладоизолятора. Обувная промышленность использует материал для изготовления различных элементов обуви и супинаторов.
Однако есть сферы, где очень сомнительна польза от применения такого материала, как пенополиуретан. Вред для здоровья могут причинить подкладочный материал и наполнители для мягкой мебели, матрацев, подушек и т.п. (пенополиуретан плотностью 5-40 г/м³ — мягкие пеноблоки). Хотя производители ППУ и уверяют, что материал экологически и биологически нейтрален, применение его в качестве наполнителя для детских игрушек также может заставить задуматься родителей о здоровье своих детей.
Сон в объятиях ППУ…
Речь пойдет о таких предметах спальных принадлежностей, как матрасы из пенополиуретана. Вред, и достаточно серьезный, может быть нанесен вдыханием испарений сложных летучих химических соединений (около 30 видов), наиболее опасными из которых являются фенол и 2-этилгексановая кислота. Причем новые матрацы с наполнителем из ППУ выбрасывают в атмосферу в 5-6 раз больше опасных веществ, чем старые. Концентрация паров этих веществ сопоставима с выделениями от нового ламинированного полового покрытия.
Уверения в безопасности матрацев с наполнителем из пенополиуретана сомнительны по той простой причине, что на этапе их изготовления применяют смолы, катализаторы, растворители, активные химические компоненты (фенол!).
Велика ли угроза от фенола?
Фенол считают токсичным веществом по той причине, что он испускает ядовитые испарения, и процесс этот без снижения или потери токсичности может продолжаться годами. Этот химический элемент может стать причиной нарушения деятельности важнейших систем организма человека: дыхательной, нервной, сердечно-сосудистой. Следствием могут стать головные боли, потери сознания, нарушения координации движений. Функционирование почек и печени также может быть нарушено. Постоянный контакт с фенолом и его испарениями может стать причиной появления таких грозных заболеваний, как астма, инфекционные легочные патологии, аллергия.
По мнению ученых, занимающихся исследованиями в этой области, применение пенополиуретана для изготовления детской мебели, матрацев, игрушек необоснованно. ППУ вполне может быть заменен на более безопасные материалы. Если родители озабочены здоровьем своих детей, им надо очень внимательно относиться к выбору для них игрушек и матрацев, в которых в качестве наполнителя может быть использован пенополиуретан. Основная масса цивилизованных стран запретила использование фенола для изготовления товаров повседневного пользования.
Что еще вредно?
Изделия из пенополиуретана достаточно широко применяются во многих сферах жизни человека. Монтажная пена и пенокартон на основе ППУ отрицательно влияют на легкие, кожу, глаза. Плиты для теплоизоляции, изготовленные из пенополиуретана, выделяют в воздух токсичные соединения полиизоцоанатов, способные вызвать аллергию или астму. При нагревании ППУ-плит отопительными батареями или солнечным светом выделение полиизоционата усиливается.
При возникновении пожара ППУ горит и выделяет токсичные газы, что является дополнительным источником опасности и угрозы для жизни. Однако стоит заметить, что в последнее время все больше применяются негорючие виды ППУ, получаемые путем введения в их состав специальных добавок. Такой пенополиуретан вред для здоровья практически не наносит.
Так где же правда?
Пенополиуретан – что это такое? Вред от него или польза? Огромное количество мест применения пенополиуретана в различных сферах жизни человека не позволяет дать однозначный ответ на этот вопрос. Для отраслей строительства это, безусловно, польза, и огромная. Возможность изготовить смесь и нанести ППУ на утепляемую поверхность прямо на строительной площадке снижает сопутствующие расходы и позволяет создать монолитную ППУ-поверхность без щелей при монтаже и мостиков холода. Теплоизоляция магистральных трубопроводов, изоляция низкотемпературных трубопроводов химической промышленности также на сегодняшний момент вряд ли возможна с той же эффективностью, которую обеспечивает пенополиуретан.
Однако применение этого материала при производстве товаров для людей (и для детей в особенности) многим специалистам в этой области видится не совсем обоснованным. Выделение токсичных веществ может оказать негативное влияние на здоровье человека. Еще до 2003 года технология изготовления отечественных компонентов для производства ППУ предусматривала применение высоколетучих эфирных соединений. Сегодня производители уверяют, что от этой технологии отказались. В течение 3 дней после нанесения материал освобождается от небольшого количества газов, оставшихся после реакции компонентов, и после этого пенополиуретан экологически безопасен.
В общем, в каждом конкретном случае, перед тем как использовать изделия из ППУ, надо здраво подойти к оценке всех «за и против» применения этого материала в той или иной сфере жизнедеятельности.
Источник
Вред от пенополиуретана — миф или реальная угроза человеку?
Окна из пластика, спортивные костюмы из синтетики, линолеум из поливинилхлорида, кресло автомобиля из пенополиуретана — нас окружают полимерные и композитные материалы. ППУ широко используют в промышленности и производстве. Матрас, на котором мы спим, и супинаторы в кроссовках тоже сделаны из него. Его применяют для защиты больших холодильных установок и морозильных камер. Используют для утепления домов, трубопроводов, ангаров, шумоизоляции стен.
Безопасно ли это для здоровья? Как проверить экологическую безопасность пенополиуретана?
Химический состав ППУ
ППУ относят к группе газонаполненных пластмасс. Синтезировать его можно, смешав два компонента: полиол (А) и полиизоцианат (Б). Для этого нужна специальная установка высокого давления, которая нагревает и перемешивает компоненты. Пенополиуретан получают в процессе переработки компонентов. В результате химической реакции между полиолом и изоцианатом происходит вспенивание — смесь увеличивается в объеме. В зависимости от состава и особенностей проведения реакции получается материал разной плотности: жесткий или эластичный.
- обладает высокой адгезией;
- не впитывает и не пропускает влагу;
- имеет низкий класс горючести;
- служит более 30 лет.
Коэффициент теплопроводности — 0,022 Вт/м·К, один из самых низких среди утеплителей. Для сравнения: у пенополистирола он равен 0,038 Вт/м·К, а у минеральной ваты — 0,04 Вт/м·К.
Безопасен ли ППУ для здоровья? Проводить работы по переработке компонентов для получения ППУ нужно в защитных костюмах и масках. Все современные полимеры многосоставные. По отдельности компоненты могут быть умеренно токсичными. Если соблюдать все правила по переработке компонентов при получении ППУ, реакция проходит в нужных соотношениях. После этого готовый материал безопасен.
Изоцианат, который находится в составе ППУ, может вызвать астму только у тех, кто контактирует с ним без защиты во время химической реакции. Полиол приводит к интоксикации и рвоте, если его проглотить. После застывания пенополиуретан не выделяет в атмосферу вредные вещества. Из него бы не делали детские игрушки методом заливки, не использовали для производства ульев. Пчелы определяют состояние экосистемы. Если вокруг чисто, начинают строить дом. Для проверки пожарной и экологической безопасности ППУ нужно посмотреть, соответствуют ли сертификаты на продукцию установленным нормам.
Для сравнения: минеральная вата, другой часто используемый для теплоизоляции материал, имеет в составе фенольные и формальдегидные смолы, а также частицы мелких фракций. Согласно директиве ЕС, принятой в 1997 году, минвата — раздражающее и потенциально опасное вещество. В 2002 году Международное агентство по изучению рака классифицировало материал как канцероген для человека. Формальдегид в составе оказывает угнетающее воздействие на нервную систему человека, может вызывать дерматиты и экземы.
Еще один распространенный утеплитель пенополистирол выделяет стирол, а также оксид углерода, аммиак. Стирол — яд токсического действия, который обладает неприятным запахом, поражает нервную, пищевую, кровеносную системы. Однако все эти утеплители безвредны для человека, если имеют необходимые сертификаты, эксплуатируются в соответствии с правилами и установленным сроком годности.
Горючесть ППУ при пожаре
По ГОСТ 30244–94 материалы на древесной или полимерной основе являются горючими. Пенополиуретан — материал с низким классом горючести. По типу горючести выделяют:
Г1 — слабо горючие. ППУ такого типа не горит, устойчив к огню, но может потерять массу под воздействием огня.
Г2 — умеренно горючие. Не поддерживает горение, тухнет самостоятельно.
Г3 — нормально горючие. При отсутствии пламени самостоятельно затухает.
Г4 — сильно горючие. Быстро загорается, может стать источником возгорания.
Многочисленные тесты, проведенные компанией «Химтраст», подтверждают пожарную безопасность ППУ. На сайте компании можно найти компоненты для ППУ с разным типом горючести: от Г1 до Г3. «Химтраст СКН-30/141 Г3» — нормально горючий, используется для бесшовной теплоизоляции стен, чердаков, мансард. К слабо горючим относится «Химтраст СКН-60 Г1», который применяют для утепления трубопроводов, холодильников, строений.
Минеральная вата тоже не горит, но выделяет в атмосферу формальдегиды. Пенополистирол имеет класс горючести Г4: легко воспламеняется, сгорает полностью, а при тлении имеет характерный едкий запах. Пенопласт уступает пенополиуретану по пожарной безопасности. Отметим, что продукты горения любого материала могут быть токсичными. Это зависит от состава, а также от того, сколько времени уходит на затухание.
Безопасность пенополиуретана для здоровья
ППУ безопасен для здоровья в твердом виде, поскольку не выделяет токсины и не является аллергеном. Также он противостоит плесени и грибку, которые часто появляются на других утеплителях, например, на целлюлозе. Пылевой клещ и другие насекомые не жалуют этот искусственный материал. Поэтому продукты их жизнедеятельности не угнетают дыхательную систему человека. Из-за своей плотности ППУ не крошится, не распадается на части в воздухе. Минеральная вата, например, состоит из мелких частиц, которые оседают в легких и могут вызвать кашель и аллергию.
За счет способности к парообмену и удержанию влаги на поверхности, ППУ не мокнет, не гниет, улучшает микроклимат помещения, продлевает срок эксплуатации утепленного здания.
На видео показан процесс утепления здания пенополиуретаном.
Воздействие ППУ на окружающую среду
Благодаря тому что пенополиуретан покрывает поверхность при теплоизоляции плотным слоем, энергопотери становятся минимальными. В помещении не возникают сквозняки, шум, не образуется конденсат. Это снижает экологическую нагрузку.
Качественно выполненное напыление и особенности материала позволяют сделать слой утеплителя тонким, но надежно защищающим от холода. Это помогает сэкономить на электроэнергии. Продолжительный срок службы ППУ сокращает расходы на ремонт. Утеплитель можно менять реже, значит, природные ресурсы дольше будут оставаться нетронутыми.
Экологическая безопасность пенополиуретана подтверждается низким классом горючести, а также отсутствием токсичных выделений при эксплуатации. Это делает материал одним из самых экологичных на рынке, позволяет не тратить средства на очистку воздуха. В конечном счете способствует снижению вредных выбросов в атмосферу.
Вывод
Безопасность пенополиуретана определяется его свойствами в твердом состоянии. Он не выделяет едких запахов, не горит, не гниет, не подвержен плесени, не привлекает грызунов. Длительный срок службы позволяет сохранять энергию и не тратить природные ресурсы зря. Другие утеплители (например, пенополистирол) выделяют в атмосферу токсины. А частицы, содержащиеся в минеральной вате, пагубно влияют на дыхательную систему человека.
Безопасность ППУ для здоровья подтверждается соответствующими сертификатами на продукцию. При взаимодействии с компонентами ППУ следует соблюдать осторожность и работать только в специальной одежде:
- противогазе марки БКФ или B;
- защитных очках с боковыми накладками;
- непроницаемых перчатках из синтетической резины;
- плотной обуви и комбинезоне.
При смешивании компонентов нужно следовать инструкции, работать вдвоем, контролировать температуру и направление напылительной струи. Сотрудники компании «Химтраст» расскажут, как подготовиться к напылению или заливке ППУ и выполнить работу без последствий для здоровья.
Источник