Poliuretan PUR – PIR różnice
W izolacji stosujemy dwa rodzaje materiałów należących do rodziny poliuretanów. Pierwszym – bardziej popularnym rodzajem jest PUR ( poliuretan / polyurethane ) z którego niegdyś produkowano płyty warstwowe drugim zaś – PIR ( poliizocyjanuran / polyizocyjanurate ) który używany jest do produkcji Płyt PIR – między innymi Thermano i termPIR. Obecnie obydwa te materiały wykorzystywane są także przy produkcji płyt warstwowych z rdzeniem poliuretanowym choć PUR wypierany jest przez PIR. Płyty warstwowe wykorzystywane są do obudowy ścian i dachów jako samonośny kompozyt z kolei poliuretan w tzw. miękkiej okładzinie czyli płyty PIR – do izolacji ścian, dachów, podłóg i posadzek w budownictwie indywidualnym i przemysłowym jako zamiennik wełny mineralnej lub styropianu / styroduru XPS czy też do produkcji otulin do rur. Kolejna aplikacja poliuretanów to budownictwo rolnicze Agro – docieplenia chlewni, obór, kurników oraz pieczarkarni czy też budynków inwentarskich.
Poliuretan bez wątpienia jest najlepszym dostępnym na rynku izolatorem. Należy jednak pamiętać, że tak zwane natryskowe „ocieplanie pianką poliuretanową” PUR ma niewiele wspólnego z płytami PIR. Jest to wiekowa technologia która bazuje na „legendzie” poliuretanu który zupełnie zasłużenie i prawidłowo uznawany jest przez klientów za najlepszą termoizolację.
Liczby są bezwzględne. Parametry izolacyjności λ wynikają wprost z gęstości materiału oraz zastosowanego gazu. Ocieplanie pianką PUR metodą natryskową pozwala na uzyskanie izolacji o gęstości ~7 kg/m3 i lambdzie 0,036-0,040 czyli parametrów izolacji styropianowej za czterokrotnie wyższą cenę. Dla porównania płyty PIR to gęstość 30kg/m3 i lambda λ: 0,022-0,023. Zatem 12cm izolacji Płytami PIR to równoważnik 20cm ocieplenia natryskiem pianką poliuretanową, wełną mineralną czy też styropianem. Płyty PIR to jedyny poliuretan który warto stosować i jedyna izolacja poliuretanowa której właściwości rekompensują nam cenę materiału.
Pianka natryskowa PUR jest otwartokomórkowa – zatem w niej pentan użyty do spieniania zastąpi powietrze którego lambda λ wynosi 0,025 W/mK. Natomiast w zamkniętokomórkowych płytach PIR w okładzinach gazoszczelnych pozostanie pentan z lambdą o wartości od 0,009 do 0,014 W/mK.
Izoluje zawsze gaz. Dlatego właśnie materiały otwartokomórkowe – wełna, piana natryskowa PUR czy też styropian mają lambdę 0,33-0,40 ponieważ jest to wynikowa – suma lambdy powietrza ( λ: 0,025) oraz przewodzenia ścianek samego materiału w których ten gaz jest uwięziony. Gaz (Pentan) uwięziony w materiałach zamkniętokomórkowych ma lambdę od 0,09 do 0,14 W/mK
Taka sama sytuacja występuje w nowoczesnych energooszczędnych oknach gdzie między szybami jest nie powietrze a argon.
WYCEŃ PŁYTY!
Dlatego popularne pytanie nie powinno brzmieć: Wełna czy Poliuretan tylko: Wełna, Piana natryskowa czy Płyty PIR ?
Do niedawna większość płyt warstwowych produkowano w wersji PUR – z racji tańszej i łatwiejszej produkcji. W ostatnim czasie jednak coraz większą popularność zyskuje PIR. Czym różnią się te materiały ? Co takiego sprawia że inwestorzy wybierają PIR ?
Otóż skład chemiczny obydwu tych materiałów jest bardzo podobny. Do produkcji używa się dwóch głównych składników: izocyjanianu i poliolu oraz kilka dodatków – aktywatorów i stabilizatorów. O tym, że konkretna pianka poliuretanowa nazywana jest PIR, decydują proporcje ilości izocyjanianu. W przypadku pianki PIR izocyjanianu jest dużo więcej niż w standardowych pianach PUR.
Co daje nam ta zmiana proporcji ? Co otrzymujemy ?
Przez zwiększenie ilości izocyjanianu kosztem poliolu uzyskujemy pianę o dużo lepszych właściwościach ogniowych. W przypadku PUR załamanie łańcuchów związku chemicznego na skutek ognia i wysokiej temperatury następuje przy 200 st C – dla PIR jest to aż 300 st C ! Więc 50% więcej. Do tego w przypadku oddziaływania ognia i temperatury na PIR tworzy się specjalna zwęglona powłoka która uniemożliwia dostęp ognia do głębszych warstw przez co wydłuża czas ognioodporności piany. Ma to ogromne znaczenie przy płytach warstwowych – których rdzeń prócz tego, że nadje płytom własności izolacyjne to ma także za zadanie utrzymywanie okładzin metalowych w stałej odległości co nadaje płytom parametry konstrukcyjne. Zatem hipotetycznie w przypadku pożaru dachowa płyta warstwowa PUR momentalnie straci parametry konstrukcyjne co spowoduje załamanie się dachu – zaś płyta warstwowa PIR da nam dodatkowy czas na czynności ewakuacyjne gdyż zwęglina cały czas będzie utrzymywać blachy w stałej odległości. Mamy nadzieję, że powyższe informacje przybliżyły w prosty sposób różnicę w rodzajach pianek poliuretanowych.
Skład chemiczny i proporcje komponentów PUR vs PIR
Zarówno PUR, jak i PIR powstają w wyniku reakcji poliolu z izocyjanianem. Kluczowa różnica polega na stosunku molowym tych składników. W przypadku pianek PUR proporcje poliolu i izocyjanianu są zbliżone do stechiometrycznych, co sprzyja powstawaniu wiązań uretanowych (–NH–CO–O–). Struktura taka zapewnia dobrą elastyczność chemiczną i wysoką efektywność izolacyjną, ale ogranicza odporność termiczną materiału.
Pianki PIR wytwarzane są przy znacznym nadmiarze izocyjanianu względem poliolu. Typowy wskaźnik izocyjanianowy (tzw. index) dla PUR wynosi ok. 100–110, natomiast dla PIR często przekracza 180–250. Nadmiar izocyjanianu prowadzi do powstawania pierścieni izocyjanuranowych, czyli struktur cyklicznych o znacznie większej stabilności termicznej i chemicznej niż wiązania uretanowe. To właśnie te pierścienie odpowiadają za odmienne właściwości PIR.
Temperatura procesu spieniania PUR vs PIR
Różnice w składzie chemicznym bezpośrednio wpływają na warunki technologiczne produkcji. Pianki PUR powstają w relatywnie niższych temperaturach reakcji, zazwyczaj w zakresie 110–140°C, co wystarcza do prawidłowego przebiegu reakcji poliolu z izocyjanianem.
W przypadku pianek PIR proces wymaga wyższej temperatury reakcji, często przekraczającej 180–200°C. Jest to niezbędne do inicjowania i stabilizacji reakcji trójcząsteczkowej izocyjanianów prowadzącej do formowania pierścieni izocyjanuranowych. Wyższa temperatura spieniania skutkuje większym stopniem usieciowania polimeru i wyraźnie sztywniejszą, bardziej odporną strukturą rdzenia.
Właściwości cieplne PUR vs PIR
Choć oba materiały mogą charakteryzować się zamkniętokomórkową strukturą (PIR obligatoryjnie, PUR może taką mieć), co zapewnia bardzo niski współczynnik przewodzenia ciepła. Typowe wartości λ mieszczą się w zakresie 0,022–0,026 W/(m·K). PIR często wykazuje nieco lepszą stabilność tego parametru w czasie, ponieważ jego struktura wolniej ulega degradacji termicznej i dyfuzji gazów porotwórczych.
Oczywiście nie dotyczy to PUR natryskowej która z racji tego, że piana jest spieniana bez zachowania reżimu temperatury i wilgotności rośnie bez kontroli osiągając gęstość jedynie 7kg/m3 (w płytach PIR 30-40 kg/m3).
W praktyce różnice w izolacyjności cieplnej są niewielkie, jednak w długim okresie eksploatacji PIR zachowuje swoje parametry w sposób bardziej przewidywalny.
Reakcja na ogień PUR vs PIR
Najistotniejsze różnice między PUR a PIR ujawniają się w warunkach pożaru. PUR, oparty głównie na wiązaniach uretanowych, ulega stosunkowo szybkiemu rozkładowi termicznemu, topnieniu i zapłonowi, czemu towarzyszy intensywne wydzielanie dymu. Nawet po zastosowaniu dodatków uniepalniających standardowe rdzenie PUR osiągają ograniczone klasy reakcji na ogień.
PIR, dzięki obecności stabilnych pierścieni izocyjanuranowych, wykazuje znacznie wyższą temperaturę rozkładu. Pod wpływem ognia tworzy zwęgloną warstwę ochronną, która ogranicza dopływ tlenu i spowalnia dalszą degradację materiału. Z tego powodu płyty PIR częściej spełniają rygorystyczne wymagania w zakresie reakcji na ogień całych systemów przegród.
Stabilność wymiarowa i trwałość PUR vs PIR
Wyższy stopień usieciowania oraz wyższa temperatura formowania powodują, że PIR cechuje się lepszą stabilnością wymiarową, zwłaszcza w podwyższonych temperaturach. Jest mniej podatny na pełzanie i deformacje długotrwałe. PUR pozostaje materiałem wystarczającym w większości standardowych zastosowań, jednak w dachach, elewacjach i obiektach o dużych wahaniach temperatur PIR zapewnia większą rezerwę bezpieczeństwa.
Podsumowanie różnic PUR vs PIR
Choć PUR i PIR powstają z podobnych surowców, różnice w proporcjach izocyjanianu do poliolu oraz wyższa temperatura procesu spieniania PIR prowadzą do powstania materiałów o odmiennych właściwościach. PUR oferuje korzystny kompromis między ceną a izolacyjnością cieplną, natomiast PIR zapewnia wyższą odporność ogniową, termiczną i długoterminową stabilność. Świadomy wybór rdzenia płyty powinien zawsze uwzględniać nie tylko parametry λ, lecz także chemię materiału i warunki jego eksploatacji.
