El poliisocianurato ( / ˌ p ɒ l ɪ ˌ aɪ s oʊ s aɪ ˈ æ nj ʊər eɪ t / ), también conocido como PIR , poliol o ISO , es un plástico termoestable [1] normalmente producido como espuma y utilizado como plástico rígido. aislamiento térmico . Los materiales de partida son similares a los utilizados en el poliuretano (PUR), excepto que la proporción de diisocianato de metilendifenilo (MDI) es mayor y en la reacción se utiliza un poliol derivado de poliéster en lugar de un poliéter poliol . La estructura química resultante es significativamente diferente, con los grupos isocianato en el MDI trimerizándose para formar grupos isocianurato que los polioles unen entre sí, dando una estructura polimérica compleja. [2]
La reacción de (MDI) y poliol se produce 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 triisocianato). El MDI restante y el triisocianato 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 espumante 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 enlaces cruzados, cada uno de los 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 isocianurato comienza por encima de los 200 °C, en comparación con el uretano a entre 100 y 110 °C.
El PIR generalmente tiene una relación MDI/poliol, también llamada índice (basado en la estequiometría de isocianato/poliol para producir uretano solo), superior a 180. En comparación, los índices de PUR normalmente son 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 de lograr un rendimiento óptimo para el uso final.
El PIR normalmente se produce como espuma y se utiliza como aislamiento térmico rígido. Su conductividad térmica tiene un valor típico de 0,023 W/(m·K) (0,16 BTU·in/(hr·ft 2 ·°F)) dependiendo de la relación perímetro:área. [3] Los paneles de espuma PIR laminados con papel de aluminio puro en relieve 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 unidos 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 aislamiento de tuberías industriales y comerciales y 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 resultantes de la contracción de los paneles individuales. Los criterios de fabricación requieren que la contracción se limite a menos del 1% [ cita necesaria ] (anteriormente 2% [ cita necesaria ] ). [4] Incluso cuando la contracción se limita sustancialmente a menos de este límite, los espacios resultantes alrededor del perímetro de cada panel pueden reducir la efectividad del aislamiento, especialmente si se supone que los paneles proporcionan una barrera de infiltración/vapor. Múltiples capas con juntas escalonadas, juntas traslapadas o machihembradas reducen en gran medida estos problemas. Los poliisocianuratos de diisocianato de isoforona también se utilizan en la preparación de recubrimientos de poliuretano a base de polioles acrílicos [5] y poliéterpolioles. [6]
El aislamiento PIR puede ser un irritante mecánico para la piel, los ojos y el sistema respiratorio superior durante la fabricación (como el polvo). [7] En los estudios no se ha encontrado un aumento estadísticamente significativo del riesgo de enfermedades respiratorias. [8] [ se necesita una mejor fuente ]
En ocasiones se afirma que el PIR es retardante de fuego o que contiene retardadores de fuego, pero estos describen los resultados de "pruebas a pequeña escala" y "no reflejan [todos] los peligros en condiciones reales de incendio"; [9] [ se necesita una mejor fuente ] el alcance de los peligros del incendio incluye no solo la resistencia al fuego sino también la posibilidad de subproductos tóxicos de diferentes escenarios de incendio.
Un estudio realizado en 2011 sobre la toxicidad del fuego de los materiales aislantes en el Centro de Ciencias del Fuego y los Peligros de la Universidad de Central Lancashire estudió el PIR y otros materiales de uso común en condiciones más realistas y de amplio alcance representativas de una gama más amplia de riesgos de incendio, observando que la mayoría las muertes por incendio se debieron a la inhalación de productos tóxicos. El estudio evaluó el grado en que se liberaron productos tóxicos, analizando la toxicidad, los perfiles de tiempo de liberación y la letalidad de las dosis liberadas, en una variedad de incendios con llama, sin llama y mal ventilados, y concluyó que el PIR generalmente liberaba una cantidad considerablemente mayor. mayor nivel de productos tóxicos que los demás materiales aislantes estudiados (PIR > PUR > EPS > PHF; también se estudiaron lanas de vidrio y de roca). [10] En particular, se reconoce que el cianuro de hidrógeno contribuye significativamente a la toxicidad del fuego de las espumas PIR (y PUR). [11]
Se propuso utilizar tablero aislante PIR (citado como productos FR4000 y FR5000 de Celotex, una empresa de Saint-Gobain ) [12] para su uso externo en la remodelación de la Torre Grenfell , Londres, con tramos verticales y horizontales de 100 mm y 150 mm. espesor respectivamente; [13] posteriormente "la empresa de Ipswich Celotex confirmó que proporcionó materiales aislantes para la remodelación". [14] El 14 de junio de 2017, el bloque de viviendas, en 15 minutos, quedó envuelto en llamas desde el cuarto piso hasta el último piso 24. La investigación pública sobre el incendio determinó que el material de revestimiento Celotex fue una de las principales causas de la rápida propagación del incendio, ya que era mucho más inflamable de lo permitido por las normas de construcción. Celotex engañó a los reguladores sobre el comportamiento frente al fuego del revestimiento añadiendo en secreto materiales retardantes del fuego a los paneles de revestimiento que se utilizaron durante las pruebas de seguridad. [15]
