Polyurethaan isolatie, daar kun je niet omheen
Polyurethaan is een van de beste, zo niet het allerbeste, isolatiemateriaal dat wij kennen. Toegepast in schoeisel, koelkasten, auto's en nog veel meer dagelijkse gebruiksartikelen. Polyurethaan isolatie in de bouw is aan een sterke opmars bezig. Niet alleen door de uitmuntende isolerende kwaliteit maar ook door de extra bijzondere eigenschappen is polyurethaan het isolatiemateriaal van de toekomst. Op deze site vindt u alles wat u wilt weten over polyurethaan in de bouw.
Toppunt van veelzijdigheid
Polyurethaan is een kunststof die rond 1937 is ontwikkeld in Duitsland als antwoord op 'nylon' dat door Du Pont ontwikkeld en gepatenteerd was. Polyurethaan -of gewoon PUR- is één van de meest veelzijdige kunststoffen die tegenwoordig bekend zijn. Het heeft inmiddels zijn weg gevonden in talloze toepassingen. Het is niet meer weg te denken uit onze samenleving. Maar hoe wordt het gemaakt? En wat zijn de verschillen tussen PUR en PIR?
Een aantal toepassingen? We schilderen en lijmen ermee, we slapen en zitten erop, onze schoenzolen zijn ervan gemaakt en binnenkort loopt een enkeling rond met een kunsthart van polyurethaan. Ook in de bouw is polyurethaan niet meer weg te denken. Wie kan zich voorstellen dat de PUR-spuitbus niet meer zou bestaan… Wat te doen met al die naden en kieren? Als isolatiemateriaal is polyurethaan hardschuim ongeëvenaard. Het is weliswaar duurder dan alternatieve isolatiematerialen, maar door zijn unieke eigenschappen heeft het zeker als dakisolatieplaat een vaste plaats in de nieuwbouw- en renovatiesector. Hoogste tijd dus om eens iets meer duidelijkheid te verschaffen in al die verschillende kreten en termen die in de markt rondgaan.
De schuimpraktijk
In de dagelijkse praktijk van het maken van schuim spelen enorm veel reacties een rol. Ze worden aangestuurd door katalysatoren, die elk een andere functie binnen het proces vervullen.
De verschillende reacties bij het maken van schuim worden gestuurd door katalysatoren en door de temperatuur tijdens het productieproces. Er zijn katalysatoren die voornamelijk zorgen voor de urethaan reactie. Weer andere bevorderen de PIR-vorming. De verhouding tussen iso-groepen en polyol-groepen is ook van belang. Bij PUR schuimen zijn er evenveel iso-groepen als polyol-groepen aanwezig. Bij PIR schuimen worden vier tot vijf maal meer iso-groepen dan polyol-groepen gebruikt. De aanduidingen 'PIR gemodificeerd PUR', 'PUR/ PIR' of 'PUIR' worden ook wel eens gebruikt in de markt. Men heeft het dan over schuimen waar bijvoorbeeld twee maal zoveel iso als polyol wordt gebruikt. Deze platen worden overigens ook wel (ten onrechte) als PIR platen verkocht.
Spuitbussen
Bij de productie van PUR-spuitbussen komen verschillende katalysatoren, temperaturen en verhoudingen kijken. Vooral een schoon en helder product als water speelt een belangrijke rol.
Tijdens de productie van polyurethaan hardschuim platen kan men door een goede keuze van katalysatoren, temperaturen en verhoudingen de samenstelling van het eindproduct sturen. De reactie met water verloopt al zonder katalysatoren en bij lage temperatuur, zodat die eigenlijk altijd plaatsvindt zodra er water aanwezig is. Dit speelt een belangrijke rol bij de PUR-spuitbussen. In deze bussen is maar één component aanwezig, onder druk gebracht met een gasvormig blaasmiddel. Het iso heeft hierbij voor een deel al met polyol gereageerd, dit geeft het zogenaamde prepolymeer. Met dit prepolymeer gebeurt verder niets totdat het in de buitenlucht in contact komt met water (vocht). Door de reactie van het restant iso-groepen met water vindt de laatste 'verknoping' plaats en ontstaat het polyurethaanschuim.
PUR en PIR eigenschappen
Waarom is het nu nodig dat er bij de polyurethaanproductie op verschillende reacties wordt aangestuurd? We weten wat chemisch gezien het verschil is tussen PUR en PIR, maar waarom kiezen we als verwerker en als producent voor de één of de ander?
Waarom en hoe kiezen tussen PUR en PIR? De PUR reactie start bij lagere temperatuur en loopt al als de PIR nog moet beginnen. Bij de productie van een PUR-plaat hebben we daarom eigenlijk alleen met de PUR-vorming te maken. De PIR-vorming is een nevenreactie en speelt geen rol van betekenis. Bij de productie van een PIR-plaat spelen echter beide reacties een grote rol. Om tot een goed schuim te komen moeten de reacties mooi in elkaar overlopen. Als het proces als een tweetraps raket verloopt, dan geeft dit een slecht schuim met een slechte plaatkwaliteit als gevolg. Daar zit niemand op te wachten. Een ander aspect van de hogere temperatuur bij PIR-productie is het 'koken' van het blaasmiddel. Omdat de temperaturen hoger zijn gaat het blaasmiddel veel harder koken. Het schuim zou dan meer opgeblazen raken. En een sterk opgeblazen ballon is nu eenmaal zwakker dan een matig opgeblazen ballon. Bij de PIR-productie wordt dit gecorrigeerd door iets meer materiaal te gebruiken om als het ware een dikkere ballonhuid te maken. Kortom: productietechnisch is een PIR-plaat gecompliceerder dan een PUR-plaat. Maar er zijn voordelen...
PIR en brandveiligheid
PUR heeft als materiaal een aantal voordelen boven PIR. Het is bijvoorbeeld flexibeler, als materiaal fraaier om te zien en goedkoper om te produceren. Waarom zouden we dan nog PIR maken? Om een heel belangrijke reden: de uitstekende brandveiligheid.
De verschillende bindingen die in het netwerk ontstaan geven de platen verschillende eigenschappen mee. De PUR-binding heeft als voordeel dat deze flexibel is. De PIR-ring, is daarentegen tamelijk star. Hierdoor voelt een PIR-plaat in het algemeen brosser aan dan een PUR-plaat. Ook heeft dit tot gevolg dat een PIR-plaat optisch vaak niet zo fraai is als een PUR-plaat.Zo te zien lijken er alleen nadelen verbonden te zijn aan PIR platen. Als dit zo was dan zou geen enkele producent de moeite nemen om PIR platen te produceren. Wat is dan het grote voordeel van PIR? Dit zit in de stabiliteit en de samenstelling van de gevormde ringstructuur. Als we het hebben over stabiliteit, dan hebben we het over thermische stabiliteit. Zoals de PIR-ring pas wordt gemaakt bij hogere temperaturen, zo heeft hij ook hogere temperaturen nodig om weer kapot te gaan. Daarnaast ontstaat er door de chemische samenstelling van de PIR-ring bij de verbranding meer koolstof dan bij de PUR-structuur. Deze koolstof kan extra bescherming bieden tegen verdere verbranding. Dit alles leidt ertoe dat een PIR-plaat in het algemeen beter brandgedrag vertoont dan een PUR-plaat. In bepaalde toepassingen is dit een belangrijk verschil. PIR-platen zijn dan ook niet weg te denken uit de isolatiebranche.
Polyurethaan maken is een kunst
De productie van polyurethaan is behoorlijk ingewikkeld. Bij het productieproces spelen veel verschillende factoren een rol. De wetenschappelijke kant van het verhaal. Maar ook worden er tijdens dat proces verschillende keuzes gemaakt die verschillende resultaten tot gevolg hebben. En het maken van de juiste keuzes is een hele kunst...
De eigenschappen van het schuim worden niet alleen bepaald door de bovengenoemde reacties. Naast de machinetechniek, waarover later meer, is de samenstelling van de polyolen en de isocyanaten uiteindelijk bepalend voor de schuimvorming en de uiteindelijke plaatkwaliteit. Niet iedere polyol is geschikt voor een PIR schuim. Er zijn diverse soorten isocyanaten op de markt die gebruikt kunnen worden voor schuimvorming. Echter, isocyanaten die geschikt zijn voor bijvoorbeeld zacht-schuimen (matrassen en dergelijke), zijn niet per definitie geschikt voor hardschuim. Een goede keuze in polyolen en isocyanaten speelt dan ook een cruciale rol. Dit is de specialiteit van systeemhuizen die al dan niet verbonden zijn aan de grote grondstoffenleveranciers. Grotere polyurethaan fabrikanten stellen vaak zelf hun polyolsystemen samen. Hiervoor is veel deskundigheid en ervaring nodig, want zoals men wel beweert: Polyurethaan maken is geen wetenschap maar een kunst!
