Pianki PIR - izolacja ze sztywnej pianki poliuretanowej

PIR foams - insulation of the rigid polyurethane foam
Test pianek PIR
Test pianek PIR
Archiwum autorów

Główną wadą materiałów PUR są właściwości ogniowe. Cecha ta poprawiona została w produktach PIR.

Poliuretany (PUR) są wykorzystywane w budownictwie na różne sposoby i obecnie trudno byłoby wyobrazić sobie bez nich świat. Stosowane są w zasadzie w każdym segmencie nowo budowanego domu – od piwnicy po dach (Czytaj więcej na ten temat).

Występują także w wyposażeniu domu (np. w lodówkach czy zamrażarkach). Tak wiele zastosowań wynika z bardzo dobrych właściwości termoizolacyjnych, użytkowych oraz różnorodnych metod aplikacji (gotowe płyty z okładziną z blachy, produkty do zalewania, natrysku, uszczelniania pianką jednokomponentową itp.) [1]. Lite poliuretany stosowane są też jako fragmenty mebli, kleje czy wykładziny podłogowe.

Klasyczne poliuretany mają jednak istotną wadę – palność.

Właściwości ogniowe PUR

Mimo znakomitych właściwości izolacyjnych sztywne pianki PUR nie spełniają wymagań najnowszych testów przeprowadzanych przez towarzystwa ubezpieczeniowe, np. testu LPSB 1181 (fot.).

Zwiększenie liczby opóźniaczy palenia powoduje wzrost emisji gazów toksycznych podczas spalania, zwiększa ilość dymu utrudniającego akcję ratowniczą, znacznie pogarsza odporność cieplną i wytrzymałość mechaniczną poliuretanu [2]. Powoduje to, że główne zalety izolacji poliuretanowej, czyli lekkość i wytrzymałość, tracą na wartości.

WARTO WIEDZIEĆ
Konferencja izolacje
Artykuł prezentowany na Konferencji IZOLACJE 2012

Mała jest również odporność płyt PUR na przepalanie. Okazuje się jednak, że wiele z tych wad można usunąć dzięki stosowaniu tworzyw spienionych wytwarzanych w wyniku tzw. niekonwencjonalnych reakcji izocyjanianów [3].

Trimeryzacja izocyjanianów

W połowie XX w. badano reakcje izocyjanianów aromatycznych. Z badań wynikało, że związki te mogą pod wpływem odpowiednich katalizatorów tworzyć ugrupowania charakteryzujące się lepszą odpornością termiczną [4].

W klasycznych poliuretanach występują ugrupowania uretanowe (o temp. rozkładu: 150–250°C), mocznikowe (temp. ­rozkładu: 180–250°C), biuretowe i allofanianowe (temp. rozkładu: 120–180°C). Ugrupowania izocyjanurowe i karbodiimidowe mają natomiast temperaturę rozkładu powyżej 270°C. Schemat tych reakcji został przedstawiony na rys. 1.

Grupy izocyjanurowe wprowadza się najczęściej w wyniku cyklotrimeryzacji grup izocyjanianowych. Czasem mogą tworzyć się również sztywne ugrupowania karbodiimidowe.

Od ponad 30 lat cyklotrimeryzacja izocyjanianów jest metodą przemysłową wytwarzania trudnopalnych tworzyw piankowych (tzw. pianek poliizocyjanurowych, pianek PIR lub „polyiso”). Katalizatory cyklotrimeryzacji są cytowane w pracach J.E. 

Kresty i K.C. Frischa [5] oraz w innych publikacjach [6–7]. W aplikacjach przemysłowych największe zastosowanie mają:

  • sole potasowe kwasów karboksylowych (octan potasu, oktanian potasu itp.),
  • aminy III-rzędowe, takie jak pentadietylotriamina (PMDETA), tris (dimetyloaminometylo) fenol, tris (dimetyloaminopropylo) heksahydrotiazyna itp.,
  • IV-rzędowe pochodne amoniowe (np. DABCO TMR, DABCO TMR-2, DABCO TMR-3, Toyocat TRX itp.).

Ze względu na różny charakter działania najczęściej stosuje się mieszaniny wymienionych katalizatorów.
W wypadku nadmiaru grup izocyjanianowych i w obecności grup hydroksylowych reakcje poliaddycji i cyklotrimeryzacji zachodzą prawie równocześnie. Katalizatory cyklotrimeryzacji działają z dużą wydajnością w wyższych temperaturach w przeciwieństwie do typowych katalizatorów reakcji tworzenia poliuretanów. Dlatego do zapoczątkowania procesu wykorzystuje się tę ostatnią reakcję. Bardzo często można zaobserwować dwustopniowy przebieg wzrostu tworzywa piankowego, czyli dwa maksima prędkości wzrostu (rys. 2).

W procesie trimeryzacji wskazane jest użycie składnika poliolowego, ponieważ pomaga ono modyfikować kruche tworzywo izocyjanurowe. Na rys. 3 przedstawiono zależność kruchości sztywnej pianki od nadmiaru grup izocyjanianowych. Ze względów technicznych przedstawiono ją jako zależność od wyrażenia OH/NCO (odwrotność NCO/OH). Ze wzrostem zawartości trimeru izocyjanurowego rośnie ona w teście ASTM D 421 od kilku do ponad 65% [9–10].

Wzrost zawartości ugrupowań izocyjanurowych znacząco wpływa na trudnopalność tworzywa (rys. 4). Wartość wskaźnika tlenowego pianki poliuretanowej niezawierającej opóźniaczy palenia wynosi ok. 20% O2, natomiast wartość wskaźnika tlenowego pianki poliizocyjanurowej (również bez opóźniaczy palenia) – ok. 30% O2 [9–11]. Podobnie korzystnie wpływa zawartość ugrupowań izocyjanurowych na zmniejszenie ilości dymów emitowanych w trakcie palenia tego typu tworzyw (rys. 5). Rośnie również odporność tworzywa na przepalanie (rys. 6) [10]. Wszystkie te zmiany spowodowane są wzrostem odporności termicznej tworzyw i wzrostem ilości termoodpornych grup izocyjanurowych powodujących tworzenie zwęgliny. Ilustruje to rys. 7. Stwierdzono ponadto, że dodatek addytywnych fosforoorganicznych opóźniaczy palenia, takich jak TCEP, TCPP czy TEP, do środowiska reakcji zwiększa wydajność reakcji trimeryzacji [10].

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2012

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jakie korzyści przyniesie ocieplenie domów? Zobacz raport »

Eksperci wyliczyli, że na pełną termomodernizację wszystkich polskich domów o niskiej efektywności energetycznej potrzeba aż około 200 mld zł. czytaj dalej »

 


Dach 6-krotnie lżejszy od typowego? To możliwe »

Sprawdzony sposób na osuszenie ścian »

Nawet stara i słaba konstrukcja bedzie w stanie utrzymać takie pokrycie dachowe. czytaj dalej »

Istnieje wiele metod - bardziej lub mniej skutecznych, które w sposób chemiczny, mechaniczny lub grawomagnetyczny zabezpieczają przed kapilarnym podciąganiem wody. czytaj dalej »

Ciepła podłoga bez styropianu?


Obecnie coraz częściej wykonuje się podłogę na gruncie na podbudowie z keramzytu. Jedna warstwa tego lekkiego kruszywa zastępuje trzy tradycyjne: podsypkę piaskową, podłoże betonowe oraz materiał do izolacji termicznej. czytaj dalej »

 


Hydroizolacja fundamentów - jak chronić dom przed wodą?

Izolacja dachu płaskiego: 5 kwestii, o których powinien pamiętać wykonawca »

Prawidłowo zabezpieczone fundamenty chronią mur przed zawilgoceniem, a co za tym idzie blokują rozwój mikroorganizmów i innych form korozji biologicznej na powierzchni ściany. czytaj dalej » Podstawowa zasada dotycząca dachów płaskich jest taka, iż konstrukcje tego typu nigdy nie są… czytaj dalej »

 

Czy wiesz, jak prawidłowo zamontować okna?

Załóżmy, że montażysta użył całej swojej wiedzy i doświadczenia, a jednak okna czy drzwi nie działają prawidłowo. W czym tkwi problem? czytaj dalej »

mgr inż. Józef Papiński
mgr inż. Józef Papiński
Ukończył Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiej. Pracował w dziale badawczo-rozwojowym Zakładów Chemicznych w Bydgoszczy i przedsiębiorstwa Polychem. Pełnił funkcje dyrektora technicznego i hand... więcej »
dr inż. Leszek Żabski
dr inż. Leszek Żabski
Ukończył Wydział Chemiczny Politechniki Wrocławskiej. Tytuł doktora nauk technicznych uzyskał na Politechnice Śląskiej. Pracował w Zakładzie Polimerów PAN w Zabrzu jako kierownik Pracowni Poliure... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
4/2018

Aktualny numer:

Izolacje 4/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Wymagania dla betonu w konstrukcjach sztywnych
  • - Impregnaty w pracach naprawczo-remontowych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.