ألواح العزل PIR وPUR: ما الفرق بينهما؟

1. PIR وPUR: ما الذي يجمع بينهما

كلٌّ من PIR (البولي إيزوسيانورات) وPUR الصلب (البولي يوريثان) رغوةٌ صلبة مغلقة الخلايا، تُنتَج من تفاعل البوليول مع الإيزوسيانات (وهو عادةً MDI البوليمري). وهما مادتا الحشوة العازلة السائدتان في ألواح الساندوتش بانل (أو السندويش بانل) ذات الكسوة المعدنية، المستخدمة في غرف التبريد والغلاف الخارجي للمباني والأسقف. ويحقق كلاهما موصلية حرارية منخفضة، لأن عامل النفخ، وهو غاز ضعيف التوصيل للحرارة، يبقى محبوسًا داخل الخلايا المغلقة.

وتعود الفروق بينهما إلى طريقة موازنة التركيبة الكيميائية. وهي فروق صغيرة، لكنها تؤدي على مستوى اللوح إلى اختلاف ملموس في السلوك عند الحريق وفي الأداء الحراري.

2. الكيمياء: الفرق في مؤشر الإيزوسيانات

يعتمد النظامان كلاهما على البوليول والإيزوسيانات. أما المتغير الحاسم بينهما فهو مؤشر الإيزوسيانات، أي نسبة مجموعات الإيزوسيانات إلى مجموعات الهيدروكسيل في التركيبة:

• PUR: يكون مؤشر الإيزوسيانات عادةً قريبًا من النسبة المتكافئة (نحو 100 إلى 120). فتتفاعل جميع مجموعات الإيزوسيانات مع مجموعات الهيدروكسيل في البوليول وتتكوّن روابط اليوريثان، ويكون البوليمر الناتج شبكةً يوريثانية.
• PIR: مؤشر الإيزوسيانات أعلى بكثير (عادةً من 180 إلى 350 أو أكثر). ومع هذا الفائض من الإيزوسيانات، تدخل المجموعات الزائدة في تفاعل بلمرة ثلاثية (trimerization) بمساعدة محفّزات خاصة بهذا التفاعل، فتتكوّن حلقات الإيزوسيانورات الثابتة حراريًا. ويكون البوليمر الناتج هجينًا من اليوريثان والإيزوسيانورات.

وحلقات الإيزوسيانورات حلقات عطرية شديدة الثبات حراريًا. وهذا التغيير الكيميائي وحده هو ما يمنح PIR أداءه المتفوق في الحريق.

3. الأداء الحراري

فيما يلي نطاقات الموصلية الحرارية (قيم لامدا، λ) المعتادة في القطاع. وهي مؤشرات عامة فقط، إذ يتوقف الأداء الفعلي على التركيبة وعامل النفخ والكثافة وسماكة اللوح:

• PUR الصلب: تتراوح قيمة λ عادةً بين 0.022 و0.028 W/(m·K)، بحسب التركيبة وعامل النفخ.
• PIR: تتراوح قيمة λ عادةً بين 0.022 و0.027 W/(m·K). وكثيرًا ما تكون قيمته بعد التقادم الطويل أفضل قليلًا من قيمة PUR، لأنه يقاوم انتشار الغاز عند درجات الحرارة المرتفعة بصورة أفضل.

من الناحية العملية، تتقارب قيم الموصلية الحرارية الأولية لكلٍّ من PIR وPUR عالي الأداء إلى حد كبير. وتظهر أفضلية PIR في الأداء بعد التقادم على المدى الطويل وعند درجات حرارة التشغيل المرتفعة، إذ يقاوم بفضل ثباته الحراري الأعلى انتشار الغاز وتدهور جدران الخلايا، وهما العاملان اللذان يرفعان قيمة λ في PUR تدريجيًا خلال عمره التشغيلي.

4. الأداء في الحريق

الأداء في الحريق هو المجال الذي يظهر فيه الفرق بين PIR وPUR بأوضح صورة. فحلقات الإيزوسيانورات العطرية في PIR تمنحه ثباتًا حراريًا أعلى، وتكوّن طبقة متفحّمة مقاومة للحريق لا يكوّنها PUR بالدرجة نفسها.

وتُظهر نتائج المقارنة المنشورة في مجلة Materials (MDPI, 2026) أن رغوات PIR تتميّز بما يلي:

• انخفاض ذروة معدّل انطلاق الحرارة بنحو 50% مقارنةً برغوات PUR.
• ارتفاع نسبة البقايا المتفحّمة من نحو 3 wt.% إلى أكثر من 22 wt.%: فالطبقة المتفحّمة تحمي المادة التي تحتها من استمرار الاحتراق.
• انتقال ذروة التحلل الحراري الرئيسية إلى درجة حرارة أعلى بنحو 55°C، أي أن PIR يقاوم التحلل الناتج عن الحريق مدةً أطول.

وفي التصنيف الأوروبي للحريق (EN 13501-1)، يمكن لأنظمة ألواح PIR ذات التركيبة المدروسة جيدًا أن تبلغ الفئة B-s2,d0 بل حتى B-s1,d0، مقابل الفئة E أو D-s3,d0 لكثير من أنظمة PUR القياسية. وفي المشاريع التي يشترط فيها كود البناء أو شركة التأمين فئة حريق أعلى (المباني العالية، وغرف التبريد في المناطق الصناعية، ومنشآت تصنيع الأغذية)، كثيرًا ما يكون PIR الخيار الوحيد من عائلة البولي يوريثان الذي يستوفي هذا الشرط.

تنبيه مهم: تُطلق رغوات PIR وPUR على حدٍّ سواء غازات سامة عند احتراقها، منها سيانيد الهيدروجين وأول أكسيد الكربون (CO). فتحسين فئة الحريق يعالج مقاومة الاشتعال وانتشار اللهب، لكنه لا يلغي سمّية نواتج الاحتراق. لذلك يجب أن يراعي تصميم السلامة من الحريق في المبنى التهويةَ ومسارات الإخلاء وأنظمة الإطفاء، إلى جانب اختيار المادة.

5. الفروق في الإنتاج

من منظور خط إنتاج الألواح، يتطلب إنتاج PIR عناية أكبر من إنتاج PUR:

• تفاعلية أعلى: يجعل مؤشر الإيزوسيانات المرتفع ومحفّزات البلمرة الثلاثية التفاعلَ في PIR أسرع وأكثر إطلاقًا للحرارة، فيصبح ضبط سرعة الخط ودرجة الحرارة أكثر أهمية.
• الهشاشة مقابل الأداء في الحريق: رغوة PIR ذات النسبة العالية من البلمرة الثلاثية أكثر هشاشة من PUR. وتوازن التركيبة والإضافات المستخدمة فيها بين الأداء في الحريق ومتانة اللوح أثناء المناولة.
• الالتصاق بالكسوة: قد تؤثر كيمياء PIR في التصاق الرغوة ببعض أنواع الكسوة، ولذلك يشغّل بعض مصنّعي الألواح خطوطًا مخصّصة لإنتاج PIR، أو يستخدمون طبقات أساس (برايمر) معدّلة.

6. مقارنة مباشرة بين النوعين

7. متى يُختار كلٌّ منهما

اختاروا PUR في الحالات التالية:

• غرف التبريد القياسية أو الغلاف الخارجي للمباني التجارية، حين تكون فئة الحريق E أو D مقبولة.
• حين تكون التكلفة عاملًا رئيسيًا، ولا يفرض التطبيق متطلبات متقدمة لفئة الحريق.
• حين تكون متانة اللوح أثناء المناولة مهمة (PUR أقل هشاشة).

اختاروا PIR في الحالات التالية:

• حين يشترط كود البناء أو شركة التأمين الفئة B في التفاعل مع النار (أو ما يعادلها من فئات محلية أشد صرامة).
• المباني العالية، والمستشفيات، ومنشآت تصنيع الأغذية، وغرف التبريد الصناعية في المناطق الخاضعة لاشتراطات تنظيمية.
• حين يكون ثبات الأداء الحراري طوال عمر تشغيلي طويل أمرًا حاسمًا (PIR يحافظ على أدائه مع التقادم بصورة أفضل).
• حين يكون نطاق درجات حرارة التشغيل أوسع (PIR يقاوم التحلل الحراري بصورة أفضل).

وفي الممارسة العملية، يقدّم معظم مصنّعي الألواح النوعين كليهما. ويبقى الاختيار حسابًا خاصًا بكل مشروع، يوازن بين فئة الحريق المطلوبة والأداء الحراري المستهدف والتكلفة والبيئة التي سيعمل فيها اللوح.