Теплоізоляційні панелі PIR і PUR

1. PIR і PUR: що в них спільного

І PIR (поліізоціанурат), і жорсткий PUR (поліуретан) є жорсткими пінами із закритими комірками, які отримують реакцією поліолу з ізоціанатом (зазвичай полімерним MDI). Обидва є основними теплоізоляційними серцевинами в сендвіч-панелях з металевими облицюваннями для холодильних складів, огороджувальних конструкцій будівель і покрівель. Обидва забезпечують низьку теплопровідність, утримуючи всередині закритих комірок газ спінювального агента з низькою теплопровідністю.

Відмінності випливають із того, як збалансована хімія, і ці невеликі відмінності на рівні панелі виливаються в суттєво різну пожежну та теплову поведінку.

2. Хімія: різниця в ізоціанатному індексі

Обидві системи використовують поліол + ізоціанат. Визначальною змінною є ізоціанатний індекс, співвідношення ізоціанатних і гідроксильних груп у рецептурі:

• PUR: ізоціанатний індекс зазвичай близький до стехіометричного (приблизно від 100 до 120). Усі ізоціанатні групи реагують із гідроксилами поліолу з утворенням уретанових зв'язків. Полімер є уретановою сіткою.
• PIR: ізоціанатний індекс значно вищий (зазвичай від 180 до 350 і більше). За надлишку ізоціанату зайві групи тримеризуються в присутності каталізаторів тримеризації з утворенням термічно стабільних ізоціануратних циклів. Полімер є гібридом уретану та ізоціанурату.

Ізоціануратні цикли ароматичні й мають високу термічну стабільність. Саме ця єдина зміна в хімії забезпечує PIR вищі пожежні характеристики.

3. Теплоізоляційні характеристики

Типові для галузі діапазони теплопровідності (значення лямбда, λ) наведено нижче як загальні орієнтири; фактичні показники залежать від конкретної рецептури, спінювального агента, густини та товщини панелі:

• Жорсткий PUR: типове значення λ у діапазоні від 0,022 до 0,028 Вт/(м·К) залежно від рецептури та спінювального агента.
• PIR: типове значення λ у діапазоні від 0,022 до 0,027 Вт/(м·К). Часто трохи краще, ніж у PUR, за значенням після тривалого старіння завдяки кращій стійкості до дифузії газу за підвищених температур.

На практиці PIR і високоефективний PUR значною мірою збігаються за початковою теплопровідністю. Перевага PIR виявляється у довгострокових показниках після старіння та за підвищених робочих температур, де його вища термічна стабільність протистоїть дифузії газу та деградації стінок комірок, які поступово підвищують λ PUR протягом строку служби.

4. Пожежні характеристики

Саме за пожежними характеристиками PIR і PUR розходяться найчіткіше. Ароматичні ізоціануратні цикли в PIR забезпечують вищу термічну стабільність і вогнестійкий шар коксового залишку, який PUR утворює меншою мірою.

Порівняльні дані, наведені в журналі Materials (MDPI, 2026), показують, що піни PIR демонструють:

• зниження піку швидкості тепловиділення приблизно на 50 % порівняно з PUR.
• зростання виходу коксового залишку приблизно з 3 мас. % до понад 22 мас. %: шар коксового залишку захищає матеріал під ним від подальшого горіння.
• зсув основного піку термічної деградації приблизно на 55 °C у бік вищих температур, тобто PIR довше протистоїть розкладанню під дією вогню.

За європейською пожежною класифікацією (EN 13501-1) добре розроблені панельні системи PIR можуть досягати класів B-s2,d0 або навіть B-s1,d0, тоді як для багатьох стандартних систем PUR це E або D-s3,d0. Для проєктів, де будівельні норми чи страхування вимагають вищого класу реакції на вогонь (висотні будівлі, холодильні склади в промислових зонах, підприємства харчової промисловості), PIR нерідко є єдиним поліуретановим варіантом, який відповідає вимогам.

Важливе застереження: і піни PIR, і піни PUR виділяють під час горіння токсичні гази (зокрема ціанід водню і CO). Підвищення класу реакції на вогонь стосується стійкості до займання та поширення полум'я; воно не усуває токсичності продуктів горіння. Проєктування пожежної безпеки будівель має враховувати вентиляцію, шляхи евакуації та активне пожежогасіння разом із вибором матеріалу.

5. Технологічні відмінності

З погляду панельної лінії PIR виробляти складніше, ніж PUR:

• Вища реактивність: високий ізоціанатний індекс PIR і каталізатори тримеризації роблять реакцію швидшою та екзотермічнішою. Швидкість лінії та контроль температури мають більше значення.
• Компроміс щодо крихкості: сильно тримеризований PIR крихкіший за PUR. Рецептура та комплекс добавок балансують пожежні характеристики та міцність під час поводження з панеллю.
• Особливості адгезії: хімія PIR може впливати на адгезію до певних облицювань; деякі виробники панелей використовують окремі лінії для PIR або модифіковані ґрунтовки.

6. Порівняльна таблиця

7. Який матеріал і коли вибирати

Вибирайте PUR для таких випадків:

• Стандартні холодильні склади або огороджувальні конструкції комерційних будівель, де прийнятний клас реакції на вогонь E або D.
• Вартість є головним чинником, а застосування не передбачає підвищених вимог до класу реакції на вогонь.
• Важлива міцність панелі під час поводження з нею (PUR менш крихкий).

Вибирайте PIR для таких випадків:

• Будівельні норми або страхування вимагають класу реакції на вогонь B (або суворішого місцевого еквівалента).
• Висотне будівництво, лікарні, підприємства харчової промисловості або промислові холодильні склади в регульованих зонах.
• Критично важливий тривалий строк служби зі стабільними теплоізоляційними характеристиками (PIR старіє краще).
• Ширший діапазон робочих температур (PIR краще протистоїть термічній деградації).

На практиці більшість виробників панелей пропонують обидва варіанти. Вибір є проєктним розрахунком, у якому зіставляють вимоги до класу реакції на вогонь, цільові теплоізоляційні характеристики, вартість і передбачене середовище експлуатації панелі.