Виды и применение полимочевины

Полимочевина, несмотря на то что считается современным материалом, на самом деле известна уже почти 70 лет. В статье пойдет речь о ее видах и применении, использовании для гидроизоляции кровли, бассейна и прочих назначений.

Впервые упоминание о полимочевине можно найти в журнале Polymer Science за 1948 год. С момента лабораторных испытаний до первого коммерческого использования материала прошло более 30 лет. В 80-е гг. XX в. развитие технологии реактивного впрыска позволило изготовить компоненты для автомобильной промышленности, и первым элементом были крышки бамперов в Pontiac Fiero. Полимочевина в виде оболочки известна с 1988 года. Развитие этой технологии было обусловлено спросом на не содержащие растворителей, устойчивые и быстро наносимые защитные слои. В 1989 году распыление первого коммерческого покрытия было использовано в качестве гидроизоляции крыши.

Он характеризуется адгезией ко многим основаниям, включая бетон, сталь или пенополиуретан. Распыление защищает основание от воздействия механических и химических факторов, таких как истирание или воздействие агрессивной среды. Полимочевина готова к использованию уже через несколько часов после нанесения.

Полимочевина является продуктом реакции изоцианата с полиаминами. Чаще всего этот процесс проводится в два этапа. Первый этап состоит в получении преполимера, который содержит реактивные изоцианатные группы. Чаще всего это происходит на производстве. Второй этап химической реакции происходит в месте распыления и состоит из реакции преполимера со смесью полиаминов, наполнителей и вспомогательных средств.

Разница между полимочевинами и полиуретанами заключается в типе функциональной группы, участвующей в реакции с изоцианатами. Для полиуретана это – ОН, а для полимочевин – NH2. Это различие значительно влияет на механизм реакции, который в случае аминов быстрее. Ароматический амин в 3 раза более реактивен, чем алифатическая группа – ОН. Что еще более важно, аминогруппы реагируют с изоцианатом намного быстрее, чем вода, что делает полимочевинные покрытия устойчивыми к влаге во время обработки.

Время гелеобразования первых составов было около 2 секунд, а покрытие затвердевает уже через 10 секунд. Сегодня эти процессы медленнее (около 6 и 15 секунд соответственно). Благодаря этому состав отличается лучшей текучестью, что существенно влияет на гладкость покрытия. Полимочевина, нанесенная на поверхность воды, затвердеет без подпора и даст герметичное покрытие. Для полиуретана такое распыление не даст плотного и твердого слоя.

Системы, возникающие в результате реакций обеих рассматриваемых функциональных групп, называются гибридными. Их свойства хуже, чем у полимочевины, однако их вполне достаточно для выделения менее требовательных элементов.

Можно выделить ряд преимуществ полимочевины:

• общая водонепроницаемость по давлению;
• идеальные гидроизоляционные параметры;
• полная механическая прочность достигается уже через 24 часа после применения;
• устойчивость к химическим веществам;
• сопротивление царапинам;
• высокая стойкой на разрыв при растяжении;
• устойчивость к атмосферным воздействиям, включая ультрафиолетовое излучение, а также к высоким и низким температурам (от -40°C до +150°C);
• возможность использования в зданиях и на открытом воздухе;
• фантастическая гибкость, позволяющая без проблем использовать покрытие даже при неправильной форме, например, в закруглениях или углах;
• исключительная долговечность изоляции бассейна;
• отличная адгезия со сталью, бетоном, деревом или пеной;
• исключительная скорость отверждения, позволяет уже через час после нанесения покрыть поверхность краской или ходить по ней;
• простое применение как по горизонтали, так и по вертикали;
• отсутствие летучих органических соединений, загрязняющих окружающую среду, и отсутствие запаха во время нанесения;
• 100% содержание твердых частиц, что дает большую экономию в расходе материала;
• получение не только прозрачного покрытия, но и любого цвета полимера;
• возможность работать при температуре окружающей среды от 5°C до 40°C, даже при высокой влажности;
• очень хорошая химическая и биологическая стойкость;
• плотное прилегание к поверхности;
• долговечность до 30 лет;
• бесшовное покрытие.

Поэтому неудивительно, что полимочевинное покрытие считается одним из лучших изоляционных материалов и соответствует ГОСТ Р 56586-2015. В частности, гидроизоляция бассейна с помощью полимочевины оказывается быстрой и беспроблемной в реализации. Более того, достаточно слоя толщиной всего 2 мм, чтобы обеспечить идеальную изоляцию на долгие годы, которая в отличие от традиционной изоляции не будет трескаться.

Полимочевина обладает высокой устойчивостью к истиранию, механическим повреждениям и воздействию кислот, щелочей, а также воды. Именно поэтому полимер идеально подходит для использования в качестве эффективного гидроизоляционного материала. Сточные воды и морская вода также не оказывают негативного влияния на внешний вид и свойства объекта, покрытого полимочевиной.

Полимочевина также имеет некоторые недостатки. Несмотря на то что полимер устойчив к высокой влажности, вода на распыляемой поверхности может вызвать образование пузырей или отверстий. Ароматическая полимочевина обладает меньшей химической стойкостью, ультрафиолетовые лучи вызывают ее пожелтение.

Полимочевина может быть успешно использована для гидроизоляции поверхности фундаментов, крыш, подвалов, балконов и террас, резервуаров для хранения воды, в том числе деминерализованной, резервуаров для очистки сточных вод и канализации, желобов и элементов трубопроводов, бетонных резервуаров (например, бассейнов, прудов), стальных резервуаров (наземных и подземных).

Отлично подходит для защиты труб и трубопроводов. Защищает от коррозии и внешних факторов. Может наноситься как на сталь, так и на пенополиуретан, являющийся теплоизоляцией трубопровода. Для гидроизоляции пенопласта также отлично подходит.

Очень большой спектр применения при строительстве канализации и водоснабжения – защищает как скважины, так и очистительные сооружения от ремонта трубопроводов.

Применяется для изоляции стали и бетона у мостов и туннелей, позволяя защитить конструкции без необходимости ремонта в течение многих лет.

Полимер нашел применение и в морской промышленности. Предназначен для защиты металлических элементов и ламината от соленой воды и ржавчины, для создания звукоизоляции корпусов и облицовки трюмов.

Активно полимер используется в автомобильной промышленности. Изначально это были в основном защитные слои для автомобильных пакетов, теперь это покрытия всего кузова, защищающие от коррозии или, в случае внедорожников, от механических повреждений.

Конечно, это лишь некоторые примеры использования. Кроме того, среди менее популярных можно отметить: изоляцию аквариумов, спортивные покрытия, финишную изоляцию для кровли, брони, пуленепробиваемые стекла или покрытия на динамиках.

Различают две основные группы полимочевин: ароматические и алифатические. Разница между этими двумя группами заключается в наличии ароматического кольца.

Отсутствие такого кольца в полимерной цепи влияет на повышение устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Кроме того, он часто менее устойчив к высоким температурам.

Реакционная способность фрагментов в алифатических соединениях выше, что приводит к более быстрой реакции.

Твердость ароматической полимочевины может быть недостаточной для некоторых применений, однако алифатическое покрытие может предложить немного больше в этой теме. Стоит отметить отличную адгезию ко многим материалам.

А также классифицируют полимочевину по способу нанесения: аппаратный и ручной. В первом случае используется специальный аппарат, часто при двухкомпонентной. При ручном способе полимер наносится кистью, валиком или пульверизатором. Например, это может быть прозрачная полимочевина для финишного покрытия. Встречается и напыляемая полимочевина в баллончиках, например, как защитное покрытие для автомобилей от гравия.

• Однокомпонентная. Полимочевина из одного компонента обладает более высокими эксплуатационными характеристиками. В ее основе модифицированный полиуретан, также может присутствовать мелкодисперсная алюминиевая пудра, повышающая степень защиты материала от вредного воздействия солнечных лучей. Однокомпонентную мочевину часто используют в качестве дополнительной, финишной защиты различных поверхностей, например, битумных или жестяных крыш. В качестве самостоятельного изоляционного материала применяется редко.
• Двухкомпонентная. Состоит из двух основных компонентов, маркируемых «А» и «В». Где «А» – это полиольная смола (полиол), а «В» – изоцианат. Первый компонент определяет будущие характеристики изоляционного покрытия, второй – отвердитель. Изоцианат вступает в реакцию с влагой в воздухе, поэтому должен храниться в герметичной таре. При смешивании компонентов, происходит химическая реакция, поэтому покрытие следует наносить сразу, иначе потом оно затвердеет. У мастера есть около 8 минут на работу.
• Гибридная. Получила свое название за счет добавление к составу различных компонентов: эпоксидных смол, антипиренов и пластификаторов. С одной стороны, они улучшают характеристики покрытия, например, появляется дополнительная сопротивляемость открытому огню, что актуально для обработки деревянных поверхностей. Состав смеси можно менять в зависимости от специфики материала покрытия или климатических условиях региона. С другой, эти же компоненты далеко не всегда влияют положительно на эксплуатационные характеристики самой полимочевины, что накладывает некоторые ограничения.

Полимочевину производят как в России, так и за рубежом. Среди отечественных производителей можно выделить «НГМ-Поликон» («Экстраплан»), «Химэкс Лимитед» («ХТ-2004») и лидер рынка – НПК «Реагент».

Среди зарубежных производителей популярны LINE-X с одноименным названием продукции и SPI (Polyshield) из США, Polychem (Systems PUREX) из Польши, KryptonChmical (POLYTEKS, Polyurea Rayston) из Испании.

Из-за высокой стоимости материал часто выбирают для регионов с неблагоприятными климатическими условиями, для объектов повышенной опасности, подвергающихся большой нагрузке, высоким перепадам или воздействиям температур, в том числе с экстремальными значениями.

Для строительных и ремонтных работы выбирают более доступную по цене гибридную полимочевину. К тому же можно подобрать под определенный материал основания или объект, чтобы максимально улучшить эксплуатационные характеристики будущей изоляции.

Так же важен и способ нанесения. Для аппарата высокого давления необходимо нанимать специалиста с оборудованием, что увеличивает расходы еще и на стоимость работ. Зато можно быстро покрыть большие площади.

Основным оборудованием, используемым при нанесении полимочевины, является двухкомпонентный агрегат высокого давления методом горячего распыления. Это специализированное оборудование позволяет получить равномерное защитное покрытие благодаря полному контролю параметров распыления. Распылительная мембрана из полимочевины имеет два основных компонента: полиамин и загуститель, которые смешиваются в соотношении 100: 100 и распыляются через сопла пистолета. Метод распыления заключается в равномерном распределении полимочевины по предварительно подготовленному субстрату. Слой мембраны обычно имеет толщину от 2 до 6 мм.

Чтобы получить качественное покрытие, необходимо соблюдать следующие правила.

1. Агрегатная установка должна производить давление 160 бар, а желательно до 200 бар.
2. Распыление требует нагрева обоих компонентов до необходимой температуры, при которой вязкость компонентов невелика, что делает смешивание в сопле более эффективным.
3. Подготовка поверхности для распыления. Ее необходимо очистить от любых незакрепленных элементов. Для стали необходимо выполнить пескоструйную обработку. При нанесении на бетон важно перекрыть доступ влаги со стороны основания грунтовкой. Влага в субстрате приведет к отслаиванию покрытия.
4. Четвертым фактором, влияющим на качество изоляции, является мониторинг условий окружающей среды. При нанесении температура субстрата должна быть как минимум на 3°C выше точки росы.

Существуют также комплекты низкого давления, в которых полимочевина продается в картриджах. Такая система должна иметь более длительное время обработки, так как перемешивание осуществляется с помощью статического миксера. Покрытия, полученные этим методом, имеют более низкие механические параметры. Этот метод используется для напыления небольших поверхностей или как способ ремонта поврежденных утеплителей.

В случае полиаспаргина, который также является полимочевинным покрытием, можно наносить кистью или валиком, однако это новое и дорогостоящее решение.

Перед распылением полимочевины необходимо тщательно подготовить основание. От этого зависит эффективность нанесения и адгезии. Полимочевину нельзя наносить на жирную и грязную поверхность. В то же время лучше всего, когда основание немного шероховатое, а в случае бассейна пропитано для большей адгезии – в такой ситуации полимочевина будет легче соединяться с поверхностью.

Покрытие из полимочевины наносится на ранее обезжиренную и сухую основу. Процесс нанесения изоляции происходит исключительно быстро и не создает никаких проблем во время выполнения. Материал производится автоматически в нужном месте распыления. Достаточно всего 20-30 секунд после нанесения, чтобы образовалась готовая основа, плотно прилегающая к поверхности.

Техника распыления полностью исключает возможный риск утечки воды. Как уже упоминалось ранее, нет необходимости наносить толстый слой, так как покрытие толщиной 2 мм вполне достаточно, чтобы гарантировать идеальную водонепроницаемость и полную гидроизоляцию бассейна или защиту от влаги и негативных факторов иного объекта. Более того, если во время строительства бассейна происходит прокол покрытия острым инструментом, проблема может быть исправлена даже без запуска устройства высокого давления. На рынке доступны специальные ремонтные составы для площади до одного квадратного метра. При этом стоит подчеркнуть, что даже в случае прокола покрытия не произойдет утечки воды под изоляцию, так как полимочевинное покрытие очень прочно сливается с основанием.