Особенности производства теплоизоляции и «подводные камни». Интервью ведущего технического специалиста компании «Метадинеа» Руслана Юнусова

Спрос на теплоизоляционные материалы огромен, при этом они находят применение не только в новостройках. Утеплить можно и многоэтажку, построенную несколько десятков лет назад, и дом в деревне. Затраты на утепление не так уж велики и обычно окупаются довольно быстро за счёт экономии на отоплении. Но случается и так, что результат оказывается далёк от ожидаемого. Иногда причина — в нарушении хранения и укладки материалов (к этому моменту мы вернёмся позже), но зачастую проблема «закладывается» ещё на этапе производства. В итоге клиент получает на фасаде пятна непонятного происхождения, а производитель утеплителя — необходимость замены товара и неизбежное пятно на репутации.

Насколько распространена эта ситуация, как её выявить и как с ней бороться? Это непростые вопросы, ответить на которые могут только специалисты. Как выяснилось, готовые ответы и уже отработанные методы решения проблемы есть у компании «Метадинеа» — ведущего российского производителя фенолоформальдегидных смол, которые используются в производстве теплоизоляционных материалов на минеральной основе. Смолы служат в них связующим веществом. Об особенностях производства теплоизоляции и «подводных камнях» мы расспросили ведущего технического специалиста компании «Метадинеа» Руслана Юнусова.

Когда ваша компания столкнулась с проблемой пятен на фасадах?

Наиболее показательный случай произошёл во время олимпийского строительства. В Сочи на одном из построенных объектов внезапно пришёл в негодность весь фасад целиком, пришлось переделывать его полностью. Компания, производящая использованную на этом строительстве теплоизоляцию, организовала свое «расследование». А так как мы поставляем смолы всем крупным производителям теплоизоляции в России, располагаем отлично оборудованными лабораториями и штатом высококвалифицированных специалистов, то тоже приняли участие в этих исследованиях — ведь мы развиваемся вместе с потребителем и для него. Мы и определили происхождение этих пятен, после чего разработали и предложили рынку решение проблемы.

Появление пятен на штукатурных фасадах относится к самому неприятному виду дефектов — скрытым дефектам. Их практически невозможно выявить ни при производстве теплоизоляции, ни при её монтаже. Проблемы, как правило, возникают в течение недели после нанесения штукатурки (иногда через два­три месяца), то есть постфактум, когда работы окончены, леса убраны, а рабочие уже на другом объекте.

Поясню, откуда берутся эти пятна. Причиной их возникновения служит сочетание нескольких факторов. Первый — это наличие в плите свободного фенола и незаполимеризованной смолы, которых там не должно быть при строгом соблюдении всех технологических требований к процессу производства минеральной ваты. Откуда они берутся, скажу чуть позже. Второй ключевой фактор — оштукатуривание фасада поверх теплоизоляции. В штукатурке есть кальций и магний, служащие катализаторами химической реакции, в процессе которой происходит окрашивание фенола, а вода служит проводником для фенола, как промокательная бумага для чернил. Третий фактор — наличие микротрещин и дефектов в штукатурном слое, по которым фенол выходит из теплоизоляционных плит на поверхность. Именно там под действием последнего фактора — ультрафиолета и идёт превращение фенола в яркий краситель. Вот тогда мы и видим замысловатые узоры на фасаде здания.

Таким образом, идеальная для появления пятен ситуация складывается именно на внешних фасадах зданий. Причём самого фенола нужно совсем немного, буквально микрограммы. Когда­то окисленный фенол даже использовали в качестве красителя. Кто работал с полиэтиленом, тот знает, что для окрашивания тонны поли­
этилена в яркий насыщенный цвет нужно совсем небольшое количество красителя. Вот так и здесь. Поэтому и на фасаде дефекты минимального размера «вылезают» в виде огромных пятен, хотя реально для их появления достаточно совсем малого количества фенола.

Так выглядят пятна на оштукатуренном фасаде

То есть первопричина — это всё­таки свободный фенол? Откуда он берётся и как с этим бороться?

Изначально он выделяется из плиты. Фенол входит в состав связующего вещества — смолы. Но если теплоизоляция изготовлена правильно, то весь фенол внутри пребывает в связанном состоянии и никуда уже не выделяется, так как вернуть его в свободное состояние не представляется возможным.

Вообще­то фенолоформальдегидные смолы — наиболее химически устойчивые вещества. К тому же очень устойчивые к высокой температуре. Например, при кипячении при 374 °C и давлении 220 атмосфер за 60 минут разрушается всего лишь 50 % смолы. Поэтому, в частности, утилизация смол и веществ, их содержащих, — очень непростая задача, на это даже есть ряд патентов. Здесь можно провести сравнение с обыкновенной поваренной солью. Соль получают, проводя реакцию щёлочи (NaOH) и соляной кислоты. Каждая по отдельности — сильный яд для человека, но продукт их взаимодействия — поваренная соль — безопасен и потребляется нами каждый день. Так что проблемы начинаются только тогда, когда в плите остаётся свободный, то есть не связанный, фенол.

В процессе производства теплоизоляции обработанные смолой волокна подвергаются прогреву в специальной печи. Во время этой процедуры происходит полимеризация смолы, фенол переходит в связанное состояние или испаряется. И вот здесь важно строго соблюдать технологию для обеспечения полного удаления фенола из теплоизоляционных плит. Здесь мы сталкиваемся с парадоксальной ситуацией — необходимо прогреть до высокой температуры материал, который вообще­то не должен пропускать тепло. Согласитесь, это не такая уж простая задача. Для этого необходимо тщательно контролировать температуру теплоизоляции при спекании в печи и её распределение по объёму. Здесь уместна другая «кулинарная» аналогия с выпеканием какого­нибудь объёмного хлебобулочного изделия: если перегреть, то получим подгорелую корку снаружи и сырое тесто внутри. Так и в случае с теплоизоляцией — при чрезмерно высокой температуре на одной стороне плиты образуется корочка, нормальный процесс полимеризации нарушается, внутри остаётся «сырая» смола и, соответственно, несвязанный фенол. В результате получаем теплоизоляцию с непонятным составом, которая способна преподнести любые сюрпризы, от пятна до быстрого разрушения.

Как вы контролируете этот процесс?

У нас есть специальный прибор Datapaq, который «проезжает» через печь внутри плиты и фиксирует распределение температуры в теплоизоляции. С его помощью мы можем определить, достаточно ли равномерно нагревается плита, или где­то наблюдается перегрев (и наоборот). Нам доводилось выявлять подобные дефекты, их оперативно устраняли, после чего качество продукции резко повышалось.

Достаточно посмотреть на графики изменения температуры, построенные «Datapaq», и сразу становится понятно, что не так.

Распределение температуры в камере полимеризации. Данные получены с помощью прибора Datapaq

Каждое плато и каждый наклонный участок — это характерный показатель определённой стадии процесса. Например: фенол кипит при 182 °C, поэтому для его эффективного удаления очень важно прогреть теплоизоляцию до этой температуры, а лучше выше. Проведя анализ полученных с прибора данных в специальной программе, можно оценить, достаточно ли тепла «вложено» в плиту, чтобы выгнать весь свободный фенол, или нет. Количество тепла зависит не только от температуры, но и от продолжительности её воздействия: бывает так, что нагрев до 190 °C длительностью 3 минуты менее эффективен, чем 220 °C на 30 секунд.

Помимо задач, связанных со свободным фенолом, данная методика помогает добиться усовершенствования технологических процессов, влияющих на производительность линии и стабильность качества выпускаемой продукции.

Есть ещё одна проблема, с которой очень сложно бороться. Это так называемые сгустки — неоднородности в толще плиты с повышенным содержанием смолы. Максимум, что можно сделать — проверить их наличие. Для этого можно использовать, например, микроволновые и инфракрасные детекторы. Там, где есть неоднородность, скорее всего, такой сгусток присутствует. Эту плиту необходимо отбраковывать.

Говорят, что пожар проще предотвратить, чем потушить. Верно ли это правило в данном случае? Есть ли методы, позволяющие решить проблему более простыми способами?

Конечно, лучше и эффективнее бороться с причиной, а не думать, что делать с последствиями.

Мы плотно занялись изучением этого вопроса сразу после того случая с олимпийским строительством. Для нас было очевидно, что именно нам гораздо проще найти решение этой проблемы. Коль скоро дело в смоле, то мы и начали изучать возможность снизить содержание в ней фенола. Для производителей теплоизоляционных материалов такой вариант гораздо удобнее: вместо того, чтобы налаживать у себя на производстве дорогостоящую систему контроля качества, которая будет неизбежно отбраковывать часть уже готовой продукции (а это прямые убытки), проще перейти на другое сырьё.

Снижение содержания свободного фенола — это только часть постоянно ведущейся у нас работы над повышением экологичности смол. На данный момент мы единственные в России производители фенолоформальдегидных смол для теплоизоляционных материалов, относящихся к 4 классу опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007–76. Для сравнения: к 4 классу также относится этиловый спирт. Поэтому в то время, когда возникла проблема пятен, мы уже проводили промышленное тестирование смол со сниженным содержанием свободного фенола. С 2008 года нам удалось снизить этот показатель с 1,6 до 0,5 %. Смолы с низким содержанием фенола сразу начали пользоваться устойчивым спросом, потому что проблема была актуальна для всех производителей теплоизоляции, и все пытались найти решение. Сегодня на нашу низкофенольную смолу Prefere 72 5513M (с содержанием фенола 0,5 %) приходится примерно половина всего объёма российского рынка. Но уже на подходе новый продукт, ещё более экологичный, он содержит всего 0,3 % свободного фенола и очень удобен в использовании. Совсем недавно эту смолу разработали в нашем исследовательском центре в Кремсе (Австрия), сейчас мы приступили к её промышленному тестированию.

Есть ещё один важный для производителей теплоизоляции стимул приобретать и использовать низкофенольные смолы. По технологии весь фенол должен быть удалён из смолы ещё при производстве теплоизоляции. Но если его изначально много в смоле, то его и выделяется немало… а вот за это могут наказать уже как за загрязнение окружающей среды. Поэтому чем смола изначально экологичнее, тем проще и удобнее с ней работать. Да и дешевле, потому что суммы штрафов, мягко говоря, бывают серьёзными.

Помимо косвенных причин снижения затрат на применение смол данного класса, добавлю, что цена на данную смолу будет ниже, чем на существующие аналоги.

Лаборатория по разработке новых марок смол

Не проще ли тогда сразу перейти на альтернативные безфенольные типы связующего? Или здесь есть свои «подводные камни»?

На первый взгляд это весьма правильное решение, которое снимает все проблемы, но, как известно, у каждой медали две стороны. С одной — отсутствие фенола и пятен. Но, чтобы принять взвешенное решение, неплохо бы понимать, что находится с другой. Во‑первых, это огнестойкость. Как уже упоминалось выше, фенольные смолы имеют очень высокую температурную стойкость, что позволяет использовать их в качестве связующего даже в соплах ракет и огнеупорах при температуре 1500–3000 °C. Это свойство смол обусловлено тем, что при нагревании они переходят в углерод, который может выдерживать температуры свыше 3000 °C. Таким образом, во время пожара теплоизоляционные материалы не рассыпаются и сохраняют свои огнезащитные свойства в течение всего времени, необходимого для эвакуации людей. Поэтому в областях, где важна огнестойкость, у фенолоформальдегидных смол мало конкурентов.

Во‑вторых, долговечность. Наряду с высокой термической стойкостью фенолоформальдегидные смолы обладают и высокой химической, то есть устойчивы к влиянию окружающей среды (вода, кислород и т. д.). Поэтому они очень долговечны. Есть достоверные данные о 50‑летней эксплуатации теплоизоляционных материалов на основе фенольных смол. Так что на этот срок можно смело рассчитывать.

В‑третьих, фенольные смолы имеют высокие физико­механические свойства, поэтому для того, чтобы получить сравнимые характеристики, придётся увеличить количество альтернативного связующего в теплоизоляционных материалах.

В‑четвёртых, цена на альтернативные связующие либо равна, либо выше… но если принять во внимание необходимость использовать их в большем количестве, чем фенольные смолы, то разница получается значительная.

Безфенольные связующие нашли широкое применение при производстве лёгких теплоизоляционных материалов на основе стеклянного волокна, так как они не применяются в качестве огнезащиты (стекло начинает размягчаться примерно при 500 °C) и к их физико­механическим свойствам нет высоких требований.

Только ли фенол — причина всех проблем? Или есть и другие варианты?

У нас, как и во всей России, две проблемы. Одна — это фенол, а вторая — это некоторые «яркие» представители строительных компаний. Как и любой другой стройматериал, теплоизоляция требует неукоснительного соблюдения технологий. Это касается не только укладки и применения — важно даже то, как и где её хранят. Мы выезжали вместе с нашими партнёрами на объекты и частенько видели печальную картину: сложенные буквально в лужу и мокнущие под дождём вскрытые упаковки. Дескать, высохнет после укладки, и всё будет хорошо. В каком­то смысле так и есть — проблема проявится не сразу. «Строители», допускающие подобное, почему­то проблемы в этом не видят и винят во всех неприятностях производителей теплоизоляции. Причём они настолько уверены в своей правоте, что подают в суд — мне доводилось участвовать в таких разбирательствах в качестве эксперта.

Если речь идёт о коттедже, который утепляет бригада гастарбайтеров, то при «удачном» стечении обстоятельств они имеют все шансы успеть удалиться на безопасное расстояние. Клиент в итоге получает вместо тёплого уютного дома нечто холодное и покрытое пятнами, без каких­либо шансов заставить горе­строителей исправить свои «косяки». И вынужден платить немалые суммы за переделку.

Это чисто российская специфика, в Европе нам с таким безобразием не доводилось сталкиваться. Как это ни парадоксально, но требования к теплоизоляционным материалам в России выше, чем в Европе. А вот качество исполнения монтажных работ, мягко говоря, хромает. Но ведь к каждому гастарбайтеру не приставишь грамотного прораба с палкой, поэтому мы считаем целесообразным использовать на производстве специальные добавки, которые повышают стойкость теплоизоляции к влаге. Вот только не каждая такая добавка нормально сочетается со смолами. Очень важно не только количество, но и технология добавления, поэтому делать это бездумно, в надежде «на авось» нельзя. Мы располагаем лабораториями, в которых можем всесторонне изучить, как именно сочетаются те или иные присадки с нашими смолами и какого результата следует ожидать от их применения.

Смолы с таким низким содержанием фенола (0,3 %) выпускаются только в Орехово‑Зуево?

Да, но это на данном этапе развития. Причины в том, что для приготовления этого типа смолы требуется вводить в её состав специальные добавки. Технологическая возможность для этого пока предусмотрена только в Орехово‑Зуево, однако мы уже открыли инвестиционный проект под модернизацию нашей производственной площадки в Губахе (Пермский край), который завершится в ближайшее время. После этого мы будем готовы к полноценным поставкам и в Уральском регионе. Однако в силу высокой стабильности данного типа смолы мы можем себе позволить в случае запроса потребителя на проведение тестов довезти её и до Урала.

Замечу, что приобрести аналогичную смолу невозможно не только в России, но и в Европе, так как продукт разработан нами и до сих пор никем не скопирован.

Лабораторный реактор объёмом 2 л	Лабораторный реактор объёмом 30 л

Основными своими заказчиками вы видите именно производителей теплоизоляции?

Да конечно. Мы стараемся разрабатывать продукты, обеспечивающие гарантированно высокий уровень качества конечной продукции с минимальными усилиями со стороны производителей теплоизоляции. Я уже упоминал, что, работая с нами, им не нужно тратиться на дорогостоящие системы контроля и консультации или исследования. Мы имеем не только современное оборудование, с которым выезжаем к потребителю, но и огромный опыт. Всю работу по поиску возможных проблем и разработке методов их решения мы берём на себя. Наши специалисты всегда готовы выехать к заказчику со всеми необходимыми приборами, найти и решить проблему, причём бесплатно, так как технический сервис — неотъемлемая часть нашего продукта. Так что работать с нами очень выгодно и удобно.

Интервью подготовил Алексей МЕСНЯНКИН

Статья опубликована в выпуске журнала «Всё для стройки и ремонта» лето 2014