Poliisocianurato

El poliisocianurato , también conocido como PIR , poliiso o ISO , es un plástico termoendurecible [1] que se produce típicamente como espuma y se utiliza como aislamiento térmico rígido. Los materiales de partida son similares a los utilizados en poliuretano (PUR), excepto que la proporción de diisocianato de metileno difenil (MDI) es más alta y un poliéster poliol derivada de se utiliza en la reacción en lugar de un poliéter poliol . La estructura química resultante es significativamente diferente, con los grupos isocianato en el MDI trimerizando para formar isocianurato grupos que los polioles enlazan entre sí, dando una estructura polimérica compleja.

La estructura química generalizada del poliisocianurato que muestra el grupo isocianato . Los polioles se abrevian como grupos R .

La reacción de (MDI) y poliol tiene lugar a temperaturas más altas en comparación con la temperatura de reacción para la fabricación de PUR. A estas temperaturas elevadas y en presencia de catalizadores específicos, el MDI primero reaccionará consigo mismo, produciendo una molécula de anillo rígida, que es un intermedio reactivo (un compuesto de isocianurato de tri-isocianato). El MDI restante y el tri-isocianato reaccionan con el poliol para formar un polímero complejo de poli (uretano-isocianurato) (de ahí el uso de la abreviatura PUI como alternativa a PIR), que se espuma en presencia de un agente de expansión adecuado. Este polímero de isocianurato tiene una estructura molecular relativamente fuerte, debido a la combinación de fuertes enlaces químicos, la estructura de anillo del isocianurato y la alta densidad de reticulación, cada una de las cuales contribuye a una mayor rigidez que la encontrada en poliuretanos comparables. La mayor fuerza de unión también significa que son más difíciles de romper y, como resultado, una espuma PIR es química y térmicamente más estable: se informa que la ruptura de los enlaces de isocianurato comienza por encima de 200 ° C, en comparación con el uretano a 100 a 110 ° C.

PIR típicamente tiene una relación MDI / poliol, también llamado índice (basado en la estequiometría de isocianato / poliol para producir uretano solo), superior a 180. En comparación, los índices de PUR son normalmente alrededor de 100. A medida que el índice aumenta la rigidez del material, la fragilidad también aumenta. aunque la correlación no es lineal. Dependiendo de la aplicación del producto, puede ser deseable una mayor rigidez, estabilidad química y / o térmica. Como tal, los fabricantes de PIR pueden ofrecer múltiples productos con densidades idénticas pero índices diferentes en un intento por lograr un rendimiento de uso final óptimo.

Placas aislantes de poliisocianurato

El PIR se produce típicamente como espuma y se utiliza como aislamiento térmico rígido. Su conductividad térmica tiene un valor típico de 0.16 BTU · pulg / (hr · pie 2 · ° F) (0.023 W / (m · K)) dependiendo de la relación perímetro: área. [2] Los paneles de espuma PIR laminados con papel de aluminio en relieve puro se utilizan para la fabricación de conductos preaislados que se utilizan para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Los paneles sándwich PIR prefabricados se fabrican con revestimientos de acero corrugado protegidos contra la corrosión adheridos a un núcleo de espuma PIR y se utilizan ampliamente como aislamiento de techos y paredes verticales (por ejemplo, para almacenes, fábricas, edificios de oficinas, etc.). Otros usos típicos de las espumas PIR incluyen el aislamiento de tuberías industriales y comerciales y los medios de tallado / mecanizado (que compiten con el poliestireno expandido y las espumas rígidas de poliuretano).

La eficacia del aislamiento de la envolvente de un edificio puede verse comprometida por los huecos que resultan de la contracción de los paneles individuales. Los criterios de fabricación requieren que la contracción se limite a menos del 1% [ cita requerida ] (anteriormente 2% [ cita requerida ] ). Incluso cuando la contracción se limita sustancialmente a menos de este límite, los espacios resultantes alrededor del perímetro de cada panel pueden reducir la eficacia del aislamiento, especialmente si se supone que los paneles proporcionan una barrera de vapor / infiltración. Múltiples capas con uniones escalonadas, uniones traslapadas o machihembradas reducen en gran medida estos problemas. Los poliisocianuratos de diisocianato de isoforona también se utilizan en la preparación de revestimientos de poliuretano a base de polioles acrílicos [3] y polioles de poliéter. [4]

El aislamiento PIR puede ser un irritante mecánico para la piel, los ojos y el sistema respiratorio superior durante la fabricación (como el polvo). En los estudios no se han encontrado mayores riesgos estadísticamente significativos de enfermedades respiratorias. [5] [ enlace muerto ] [se necesita una mejor fuente ]

Riesgo de incendio

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Prueba de fuego de la placa PIR

A veces se dice que el PIR es retardante del fuego o que contiene retardantes del fuego, pero estos describen los resultados de "pruebas a pequeña escala" y "no reflejan [todos] los peligros en condiciones reales de incendio"; [6] [se necesita una mejor fuente ] el alcance de los peligros del fuego incluye no solo la resistencia al fuego, sino también el alcance de los subproductos tóxicos de diferentes escenarios de incendio.

Un estudio de 2011 sobre la toxicidad del fuego de los materiales aislantes en el Centro de Ciencias de los Incendios y Peligros de la Universidad de Central Lancashire estudió el PIR y otros materiales de uso común en condiciones más realistas y de mayor alcance representativas de un rango más amplio de riesgo de incendio, observando que la mayoría muertes por incendios resultaron de la inhalación de productos tóxicos. El estudio evaluó el grado en que se liberaron productos tóxicos, observando la toxicidad, los perfiles de liberación en el tiempo y la letalidad de las dosis liberadas, en una variedad de incendios con llamas, sin llamas y mal ventilados, y concluyó que el PIR generalmente liberaba una cantidad considerable mayor nivel de productos tóxicos que los otros materiales aislantes estudiados (PIR> PUR> EPS> PHF; también estudiados lanas de vidrio y piedra). [7] En particular, se reconoce que el cianuro de hidrógeno contribuye de manera significativa a la toxicidad del fuego de las espumas PIR (y PUR). [8]

A pesar de esto, el aislamiento PIR generalmente se considera más resistente al fuego que el aislamiento PUR. [9]

El panel de aislamiento PIR (citado como el producto FR5000 de Celotex , una empresa de Saint-Gobain ) se propuso para su uso externo en la remodelación de Grenfell Tower , Londres, con tramos verticales y horizontales de 100 mm y 150 mm de espesor respectivamente; [10] posteriormente, "la empresa de Ipswich Celotex confirmó que proporcionó materiales aislantes para la remodelación". [11] El 14 de junio de 2017, el bloque de pisos, en 15 minutos, fue envuelto en llamas desde el cuarto piso hasta el último piso 24. Las causas de la rápida propagación del fuego en el exterior del edificio aún no se han establecido. [12] Las llamas pueden ocupar la cavidad entre el material aislante y el revestimiento, y ser arrastradas hacia arriba por convección, alargándose para crear incendios secundarios, y hacerlo "independientemente de los materiales utilizados para revestir las cavidades". [13]

  1. ^ Building Science Corporation (enero de 2007). "Guía de revestimiento aislante" (PDF) . pag. 6.
  2. ^ Especificación Celotex GA4000 PIR
  3. ^ Gite, VV, Mahulikar, PP y Hundiwale, DG (2010). Preparación y propiedades de recubrimientos de poliuretano a base de polioles acrílicos y trímero de diisocianato de isoforona. Progress in Organic Coatings, 68 (4), 307-312.
  4. ^ Gite, VV, Mahulikar, PP, Hundiwale, DG y Kapadi, UR (2004). Recubrimientos de poliuretano con trímero de diisocianato de isoforona.
  5. ^ http://hpd.nlm.nih.gov/cgi-bin/household/brands?tbl=brands&id=10008031
  6. ^ Ficha técnica de Temati.com
  7. ^ Evaluación de la toxicidad del fuego de los materiales de aislamiento de edificios - Stec & Hull, 2011 ; informado en Energy and Buildings jnl, 43 (2-3), págs. 498-506 (2011); doi: 10.1016 / j.enbuild.2010.10.015
  8. ^ https://firesciencereviews.springeropen.com/articles/10.1186/s40038-016-0012-3 La toxicidad del fuego de las espumas de poliuretano - McKenna y Hull 2016; Revisiones de la ciencia del fuego, 5: 3, 2016; doi: 10.1186 / s40038-016-0012-3
  9. ^ "Informe de antecedentes técnicos de aislamiento térmico de contratación pública verde" (PDF) . Medio ambiente de la UE . Dirección General de Medio Ambiente de la Comisión Europea . Consultado el 25 de abril de 2017 .
  10. ^ Max Fordham LLP (17 de agosto de 2012). "Declaración de sostenibilidad y energía. Renovación de la torre Grenfell" (PDF) . pag. 6.Celotex dice que el FR5000 tiene un "comportamiento al fuego Clase 0 en todo el producto de acuerdo con BS 476", su "propagación del fuego [es] Aprobado" con respecto a BS 476 Parte 6, y que su "propagación de la llama en la superficie [es] Clase 1" con respecto a BS 476 Parte 7 ( https://www.celotex.co.uk/products/fr5000 - enlace a PDF de hoja de datos del producto, agosto de 2016, págs.1 y 2).
  11. ^ The Guardian (15 de junio de 2017). "Los expertos advirtieron al gobierno contra el material de revestimiento utilizado en Grenfell" .
  12. ^ Neil Henderson [@hendopolis] (14 de junio de 2017). "THE TIMES: Desastre en 15 minutos #tomorrowspaperstoday" (Tweet) - vía Twitter .
  13. ^ Probyn Miers (enero de 2016). "Riesgos de incendio de paneles de revestimiento externos: una perspectiva desde el Reino Unido" . sección 3.3.2.

  • Asociación de fabricantes de aislamiento de poliisocianurato
  • Ahorro de energía de aislamiento de poliisocianurato, por centro para la industria de poliuretanos
  • Recursos de aislamiento continuo para varios tipos de aislamiento continuo de espuma rígida