стены из пены

Свойства пен

Пены по своей природе близки к концентрированным э

мульсиям, но дисперсной фазой в них является газ, а не жидкость. Пены получают из растворов поверхностно-активных веществ. Для повышения их устойчивости в растворы ПАВ добавляют высокомолекулярные вещества, повышающие вязкость растворов. В качестве характеристик пены используется комплекс свойств, всесторонне характеризующих пену.

  • Пенообразующая способность раствора — количество пены, выражаемое её объёмом (см³) или высотой столба (м), которое образуется из заданного постоянного объёма пенообразующего раствора при соблюдении некоторых стандартных условий пенообразования в течение постоянного времени.
  • Кратность пены, которая представляет собой отношение объёма пены к объёму раствора, пошедшего на её образование.
  • Стабильность (устойчивость) пены — её способность сохранять общий объём, дисперсность и препятствовать вытеканию жидкости (синерезису). Часто в качестве меры стабильности используют время существования («жизни») выделенного элемента пены (отдельного пузырька или пленки) или определённого объёма пены.
  • Дисперсность пены, которая может быть охарактеризована средним размером пузырьков, распределением их по размерам или поверхностью раздела «раствор-газ» в единице объёма пены.

Пенообразование и разрушение пен

Пены, в отличие от других дисперсных систем, состав которых определяется концентрацией дисперсной фазы, характеризуются содержанием дисперсионной среды.

Пены являются крайне неустойчивыми дисперсными системами, так как плотность жидкости в сотни и даже тысячи раз превышает плотность газа, из которого формируются пузырьки пены. Пены считаются грубодисперсными системами: в момент пенообразования невооружённым глазом видны пузырьки пены. Масса и объём газовой дисперсной фазы непостоянны и быстро изменяются, размеры пузырьков сильно разнятся, поэтому пены можно считать полидисперсными системами. Пены являются типичными лиофобными дисперсными системами.

Пены как дисперсные системы имеют свои особенности, которые определяются свойствами дисперсной фазы, дисперсионной среды и границы раздела фаз между ними, такими как: изменение энергии Гиббса, межфазное поверхностное натяжение, форма пузырьков (сферическая, полиэдрическая).

Пены термодинамически неустойчивы, так как в них протекают процессы, ведущие к изменению строения и разрушению пен. К таким процессам относят:

  • утоньшение плёнок и их последующий разрыв; в результате увеличивается средний размер ячеек при разрыве плёнок в объёме пены или уменьшается высота столба (слоя) пены, если разрываются плёнки, отделяющие поверхностные ячейки пены от внешней газовой среды; дисперсность пены падает.
  • Диффузионный перенос газа из малых ячеек в более крупные (в полидисперсной пене) или из поверхностных ячеек во внешнюю среду; это приводит к исчезновению поверхностных ячеек и уменьшению высоты столба (слоя) пены.
  • Отекание дисперсионной среды под действием силы тяжести (синерезис) в высокостабильных пенах, приводящее к возникновению гидростатически равновесного состояния, в котором кратность слоя пены тем больше, чем выше он расположен; в низкократных пенах синерезис ведёт к возникновению под пеной слоя жидкости.

Структура пен

Двухмерная пена

Для пен, особенно высокократных, характерна ячеистая пленочно-каналовая структура, в которой заполненные газом ячейки разделены тонкими плёнками. Три плёнки, расположенные под углом 120°, сливаются в канал, четыре канала с углом между ними около 109° образуют узел. Наиболее типичной формой ячейки в монодисперсной пене является пентагональный додекаэдр (двенадцатигранник с пятиугольными гранями), часто с 1-3 дополнительными гранями; среднее число плёнок, окружающих ячейку, обычно близко к 14. В низкократной пене форма ячеек близка к сферической и размер плёнок мал.

Твёрдые пены

Алюминиевая твёрдая пена

Системы с твёрдой дисперсионной средой и газовой дисперсной фазой — Г/Т часто называют твёрдыми пенами. Твёрдые пены, так же как и жидкие пены, вследствие большого размера пузырьков газовой фазы обычно относят к микрогетерогенным или даже грубодисперсным системам.

Примером природной твердой пены может служить пемза — пористая, губчато-ноздреватая очень лёгкая горная порода вулканического происхождения, применяемая как абразив для полировки и шлифования, а также в строительном деле для изготовления пемзобетона. Из искусственных твёрдых пен можно указать пеностёкла и пенобетоны, широко применяемые в качестве строительных и изоляционных материалов. Достоинствами этих материалов являются малая плотность, малая теплопроводность и довольно большая прочность, обусловленная их ячеистой структурой и прочностью дисперсионной среды. Сюда же надо отнести искусственные губчатые материалы, изготовленные на основе полимеров (микропористая резина, различные пенопласты).

Применение

Пена в пожаротушении

В ряде случаев практического применения пен важны такие их свойства, как вязкость, теплопроводность, электропроводность, оптические свойства и т. д. Пены находят широкое применение во многих отраслях промышленности и в быту:

  • В быту: пенные моющие средства для ванн, чистки ковров и мебели.
  • В пожаротушении: при возгорании ёмкостей с легко воспламеняющимися жидкостями, при тушении пожаров в закрытых помещениях — в подвалах, на судах и в самолётах.
  • В строительстве: устройство кровли, гидроизоляция и утепление фундаментов, звукоизоляция стен.
  • В горнорудной промышленности: использование пенной флотации для обогащения полезных ископаемых; предотвращение промерзания полигонов для добычи полезных ископаемых открытым способом в условиях Крайнего Севера; изготовление взрывоустойчивых и изолирующих перемычек в шахтах и рудниках.
  • В отделке текстильных материалов.
  • В кулинарии: кондитерские пены, муссы, торты, бисквиты и др.
  • В сфере развлечений: пенные вечеринки, дискотеки, шоу.

Пены с твёрдыми тонкими стенками (аэрогели, пенопласты) широко используются для изготовления тепло- и звукоизолирующих материалов, спасательных средств, упаковки и др.

Можно ли утеплить дом с помощью монтажной пены?

Прежде чем повести речь о монтажной пене как средстве утепления дома, необходимо разобраться, что из себя представляет этот материал и зачем он, собственно, нужен.

Особенности и характеристики
Монтажная пена, она же пенополиуретановый герметик – вещество, широко применяемое в строительстве для скрепления между собой отдельных частей соединяемой конструкции, тепло- и звукоизоляции, уплотнения и заполнения возникающих в процессе работы пустот. Обычно продается в металлических баллончиках, в которых под давлением находятся сама пена и смесь сжиженных газов – т. н. пропеллент, который служит выталкивающей силой для содержимого баллончика. Многофункциональность данного синтетического полимера делает его незаменимым помощником во многих видах строительных работ и практически при любом ремонте.

Само собой, пенополиуретановый герметик имеет свои особенности и характеристики, о которых и пойдет речь чуть ниже.

Достоинства
К неоспоримым достоинствам рассматриваемой субстанции, которые производитель обычно указывает на упаковке, относятся:

высокая степень адгезии – то есть её способность прочно прикрепляться ко многим поверхностям. Исключение составляют тефлон, силикон, лёд, полиэтилен и маслянистые поверхности;
термостойкость (как правило, находится в диапазоне от -45 оС до +90 оС);
застывшая пенополиуретан является диэлектриком (не проводит электрический ток);
довольно быстрая скорость застывания – от восьми минут до суток;

высокая влагостойкость;
отсутствие токсичности (разумеется, после окончательного застывания);
небольшой процент усадки (не более 5%) на протяжении всего периода эксплуатации;
химическая стойкость;
высокая прочность;
длительный срок службы материала (до полувека).

Также не менее важными характеристиками являются:

Общий объём выхода герметика исчисляется в литрах и подразумевает под собой количество пены, выходящей из единицы емкости. На эту характеристику влияет температура окружающей среды, степень влажности и ветреность.
Вязкость – в большинстве своём зависит от температуры воздуха. Температура выше (или ниже) определенных границ, указываемых для каждого типа пены, отрицательно влияет на вязкость вещества. Для кладки это плохо.
Первичное и вторичное расширение. Первичное расширение – способность состава расширяться сразу же после выхода из баллона за очень краткий временной интервал (до шестидесяти секунд). За этот краткий срок пенополиуретановый герметик в состоянии увеличиться в объёме в 20-40 раз. Вторичное расширение обозначает способность синтетического полимера расширяться длительное время до окончательного прекращения полимеризации.
Качественная монтажная пена имеет приятный светло-желтый или чуть зеленоватый цвет, она не стекает вниз при нанесении на поверхность и подходит даже для крыши. Её не едят грызуны и насекомые, она не наносит вреда экологии. Затвердевая, субстанция превращается в прочный пористый бесшовный материал, который довольно-таки влагоустойчивый и обладает отличными изоляционными свойствами. Пенополиуретановый герметик химически инертен, что одновременно является и его преимуществом, и недостатком. После своего застывания он не подвержен разрушительному действию растворителей, поэтому его излишки придется удалять механическим способом – при помощи скребка или пемзы.
Важно отметить, что под воздействием солнечного ультрафиолета данный изоляционный материал подвержен стремительному разрушению – сперва темнеет, а затем становится хрупким. Никогда не забывайте оштукатурить заполненный пеной участок после её застывания. В противном случае она может попросту превратиться в труху.
Монтажная пена подойдет для утепления каркасного дома. Она послужит специальной воздушной прослойкой.
Виды
Ни для кого не секрет, что современные производители утеплителей предлагают на выбор самый широкий спектр герметиков. Давайте вместе попробуем разобраться в обилии видов монтажной пены и посмотрим, какие типы требуемого вещества наилучшим образом послужат для той или иной цели.