Chemia w prostych słowach
Sztywna pianka poliuretanowa powstaje z dwóch składników: poliolu i izocyjanianu, najczęściej MDI (diizocyjanianu difenylometanu). Karta systemu Crossin Hard 40 opisuje je jako mieszaninę poliolową i mieszaninę aromatycznych poliizocyjanianów, mieszane w proporcji objętościowej 100 : 100. Grupy izocyjanianowe reagują z poliolem i tworzą wiązania uretanowe. Tak powstaje PUR.
W PIR izocyjanianu jest dużo więcej, niż potrzeba do reakcji z poliolem. Stosunek MDI do poliolu, nazywany indeksem, jest w PIR zwykle wyższy niż 180, a w PUR wynosi zwykle ok. 100. Nadmiar MDI reaguje sam ze sobą: trzy grupy izocyjanianowe łączą się w sztywny pierścień izocyjanuranowy, a poliole spinają te pierścienie w sieć. Do PIR stosuje się zwykle poliole poliestrowe (Wikipedia, hasło „Polyisocyanurate”).
Z tej różnicy wynikają dwie cechy. Wiązania izocyjanuranowe zaczynają się rozkładać powyżej 200°C, a uretanowe przy 100–110°C, więc PIR jest stabilniejszy termicznie. Wraz ze wzrostem indeksu pianka jest sztywniejsza, ale też bardziej krucha. Zależność nie jest liniowa (Wikipedia).
Branża traktuje oba materiały jako jedną rodzinę: PU Europe pisze, że izolacja poliuretanowa (PU) obejmuje pianki PUR i PIR. Normy są jednak osobne. Płyty fabryczne to PN-EN 13165, a pianki natryskiwane na budowie, zarówno PUR, jak i PIR, to PN-EN 14315-1.
Tabela: natrysk PUR i dwie płyty PIR
| Parametr | Natrysk PUR zamkniętokomórkowy: Crossin Hard 40 | Płyta PIR z okładziną gazoszczelną: Thermano Compact | Płyta PIR z okładziną z włókna szklanego: Thermano Agro Fiberglass |
|---|---|---|---|
| Norma wyrobu | PN-EN 14315-1 | PN-EN 13165 | PN-EN 13165 |
| λ po starzeniu, W/(m·K) | λD 0,026 / 0,025 / 0,024 zależnie od grubości | 0,023 | 0,027–0,028 |
| Gęstość rdzenia | ≥ 38 kg/m³ | 30 kg/m³ | 30 kg/m³ |
| Ściskanie przy 10% | CS(10/Y)200 (DoP) | ≥ 150 kPa do 30 mm, ≥ 200 kPa od 40 mm | ≥ 200 kPa |
| Opór dyfuzyjny μ | ≥ 60 | 50–100 | 50–100 |
| Nasiąkliwość | krótkotrwała Wp 0,10 kg/m² | ≤ 2% | ≤ 2% |
| Reakcja na ogień | E | E | F |
| Postać | warstwa bez spoin, natrysk po 35 mm | płyty 1200 × 600 mm z zamkiem | płyty z okładzinami |
Dane płyt pochodzą ze stron produktów Balex Metal, dane piany z deklaracji i karty technicznej PCC. Parametry innych wyrobów mogą być inne.
Okładzina zmienia lambdę
Płyty PIR prawie zawsze mają okładziny. PU Europe wymienia papier, korek, bitum, maty z włókna szklanego i okładzinę tynkową, a jako najczęstszą folię aluminiową. Połączenie pianki z okładziną, na przykład z blachą albo płytą cementową, zwiększa jej wytrzymałość mechaniczną (SIPUR). Okładzina wpływa też na lambdę. Balex Metal podaje dla płyty z okładziną z kilku warstw polimerów i folii aluminiowej λ 0,023 W/(m·K), a dla płyty o tej samej gęstości rdzenia, ale z okładziną z włókna szklanego od strony wewnętrznej, λ 0,027–0,028. Producent pisze, że gazoszczelna okładzina zapewnia stałość parametrów cieplnych w długim czasie, w odróżnieniu od materiałów poliuretanowych bez takiej okładziny, na przykład natryskowych.
To stwierdzenie producenta płyt, więc warto je uzupełnić drugą stroną. Dla piany natryskowej deklarowana λD musi być wartością po starzeniu, a wartości początkowych nie wolno używać do deklarowania właściwości (PU Europe, informator 22). W deklaracji Crossin Hard 40 λ początkowe wynosi 0,020–0,021 W/(m·K), a λD po starzeniu 0,024–0,026. Jak czytać te wartości, opisujemy w tekście o lambdzie i karcie technicznej pianki.
PU Europe opisuje też badanie FIW płyt PU zdjętych z dachów po 28 i 33 latach. Płyty z okładzinami miały zmierzoną lambdę 0,0292 i 0,0272 W/(m·K) przy deklarowanej 0,030 i zachowały wytrzymałość na ściskanie.
Ogień: stabilność termiczna to nie niepalność
Wyższa stabilność termiczna PIR nie oznacza, że płyta jest niepalna. Thermano Compact ma klasę reakcji na ogień E, a Thermano Agro Fiberglass klasę F. Natryskowa piana PUR Crossin Hard 40 ma klasę E.
Branża poliuretanowa podkreśla, że PUR i PIR to tworzywa termoutwardzalne, które pod wpływem ognia nie topią się i nie kapią, a zwęglona warstwa na powierzchni chroni rdzeń (PU Europe, Factsheet 1, 2005). W badaniu zleconym przez PU Europe dach płaski z izolacją PIR pod płonącymi panelami fotowoltaicznymi zwęglił się na nieco ponad 25% grubości, a rozprzestrzenianie ognia było podobne jak na dachu z wełną mineralną (informator 24E, 2022). Wyniki dotyczą badanej konfiguracji dachu.
Opis w Wikipedii zwraca uwagę na drugą stronę: w badaniu z 2011 r. PIR wydzielał więcej toksycznych produktów spalania niż inne badane izolacje, a cyjanowodór jest istotnym składnikiem toksyczności dymu PIR i PUR. Wymagania przeciwpożarowe dla hal, dachów i budynków rolniczych dobiera projektant do konkretnego obiektu.
Zastosowania płyt PIR
- Dachy płaskie. PU Europe pisze, że PIR jest szczególnie chętnie wybierany na dachy płaskie, także ze względu na stabilność mechaniczną przy montażu instalacji PV.
- Płyty warstwowe z okładzinami z blachy na ściany i dachy hal, magazynów i chłodni. PU Europe opisuje, że w produkcji rdzeń PU rozpręża się między dwiema okładzinami ze stali lub aluminium i przykleja do nich, tworząc jeden element. Jako przykład podaje płytę grubości 200 mm o U ok. 0,11 W/(m²·K). Taka płyta jest jednocześnie ociepleniem i obudową, więc jej parametry podaje karta całego panelu, a nie samego rdzenia.
- Budynki rolnicze. Balex Metal ma w ofercie płyty PIR z serii Agro i opisuje ocieplanie obór, chlewni i kurników płytami Thermano.
- Posadzki i stropy, gdzie liczy się mała grubość przy dużym oporze cieplnym. PU Europe podaje lambdy płyt PU od 0,022 W/(m·K).
Więcej o płytach i wyborze okładziny jest na stronie płyty PIR i PUR.
Dlaczego na budowie natryskuje się głównie PUR
Norma PN-EN 14315-1 obejmuje natryskowe pianki PUR i PIR. Systemy natryskowe, których karty przytaczamy, są jednak opisane jako poliuretanowe: Crossin Hard 40 to w deklaracji „pianka poliuretanowa formowana natryskowo in-situ (PUR)”, a H2Foam Lite to „wyrób z natryskiwanej sztywnej pianki poliuretanowej (PUR)”.
Producenci systemów natryskowych w tych dokumentach nie wyjaśniają, dlaczego wybrali PUR. Opis chemii podsuwa dwie możliwe przyczyny, choć karty ich nie potwierdzają. Po pierwsze, PIR wymaga reakcji izocyjanianu samego ze sobą przy dużym nadmiarze MDI. Po drugie, wyższy indeks daje sztywniejszą i bardziej kruchą piankę. W płycie rdzeń jest połączony z okładzinami, a w natrysku piana zostaje bez nich, o ile wykonawca nie doda powłoki.
Natrysk PUR ma za to inne zalety, które opisują karty: warstwę bez spoin, przyczepność do podłoża (Crossin Hard 40: co najmniej 100 kPa prostopadle do podłoża) i możliwość izolacji elementów o nietypowej geometrii.
Jak rozpoznać w ofercie, co dostajesz
Nazwy „PUR” i „PIR” bywają używane zamiennie, dlatego warto patrzeć na dokumenty, a nie na nazwę:
- Norma w deklaracji. PN-EN 13165 oznacza płytę fabryczną, PN-EN 14315-1 system natryskowy przed aplikowaniem.
- Lambda po starzeniu. W płycie z okładziną gazoszczelną to ok. 0,023 W/(m·K), z okładziną z włókna szklanego 0,027–0,028, w pianie natryskowej z naszego przykładu 0,024–0,026 zależnie od grubości. Wartość 0,020–0,021 to w deklaracji piany wartość początkowa.
- Rodzaj okładziny. Od niej zależy lambda i klasa reakcji na ogień tej samej płyty, co widać na przykładzie dwóch płyt Thermano.
- Klasa reakcji na ogień i to, czego dotyczy. Gołej piany, płyty z okładziną czy całego układu.
- Wytrzymałość na ściskanie przy płytach pod posadzką i na dachu. Thermano Compact deklaruje 150 kPa do 30 mm i 200 kPa od 40 mm.
Jeśli oferta podaje tylko „PIR” i jedną liczbę lambdy, poproś o deklarację właściwości użytkowych wyrobu.
Płyta PIR czy natrysk PUR: kiedy co
- Płyta PIR: duże, równe powierzchnie dachów płaskich pod papą lub membraną, posadzki, ściany z prostą geometrią, sytuacje, w których projekt wymaga zadeklarowanej wytrzymałości płyty i niskiej lambdy przy małej grubości.
- Natrysk PUR: nierówne i załamane powierzchnie, blacha trapezowa od spodu, wiele przejść instalacyjnych, renowacje, gdzie płyt nie da się dopasować bez szczelin. Odmiany piany natryskowej opisujemy na stronie pianka PUR natryskowa.
Przy dużych dachach i budynkach gospodarczych oba rozwiązania często się uzupełniają. Zapytanie o hale, dachy płaskie i budynki rolnicze można wysłać przez stronę dla firm.