Poliüretan, poliol ve izosiyanat reaksiyonu sonucu oluşan üretan gruplarından meydana gelen polimer zinciridir. Bu tür polimerler aynı zamanda termoset plastik olarak sınıflandırılır. Çok çeşitliliği ve sağladığı birçok avantajından dolayı günlük hayatımızda otomotivden beyaz eşyaya, mobilyadan ayakkabı sektörüne kadar birçok alanda kullanılmaktadır.
Poliizosiyanurat ise izosiyanatların birbiri ile reaksiyonu sonucu oluşan aromatik yapıdaki bir moleküldür.
2017 yılında dünya çapında poliüretan pazar büyüklüğü 60,5 milyar $ olarak hesaplanmıştır. Bu rakam dünyadaki tüm plastik pazarının %9’una tekabül etmektedir. Tüketilen poliüretanın %67’si ise köpük formundadır. Tüm Pazar büyüklüğünün 2021 yılında 79 milyar Dolar’ı bulması öngörülmektedir. [1]
Günümüzde Sert (Rijit) PU köpüğü inşaat, beyaz eşya sektörü dahil birçok farklı uygulamada kullanılması
onun çok önemli avantajlarından kaynaklanmaktadır.
- • Yüksek ısı yalıtım özelliği (19-24 mW/mK),
• Hafif ve kullanımı kolay,
• Düşük ve yüksek servis sıcaklığında dayanım (-40oC,
+90oC) boyutsal kararlılık,
• Yangın dayanımı ayarlanabilir.
Yukarıdaki özellikler özellikle endüstriyel binaların yapımı için Poliüretan ve/veya Poliizosiyanurat köpükleri sandviç panel üretimi için ideal dolgu malzemesi yapmaktadır. Muhtemelen diğer dolgu malzemeleri ile kıyaslamak gerekir ise basitçe aşağıdaki tablodaki sınıflandırabiliriz. [2]
Sert poliüretan köpük oluşumu poliol ve izosiyanatın reaksiyonu ile başlar. Bu reaksiyon ekzotermik bir reaksiyondur. Reaksiyon ile beraber sıcaklık 120-140oC’lere kadar çıkabilir. Artan sıcaklık ile beraber poliol içerisindeki gaz sıvı formdan tekrar gaz faza geçere ve hücre içine kapanması ile beraber köpük oluşumunu sağlar.
Oluşan bu köpüğün hacimce yaklaşık %97’si hücre içi gazlardan oluşur. Sert poliüretan köpüğün yalıtım özelliği hücre içindeki bu ısı iletim kat sayısı düşük gazlardan gelmektedir.
Gazları çevreleyen polimer matrisi ise sert köpüğün fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler.
Köpük oluşumunda birçok çeşitli yan reaksiyon meydana gelir. Poliol ve izosiyanat reaksiyonunun yanı sıra izosiyanat ile su, izosiyanat ile izosiyanat gibi bileşenler kendi içlerinde de reaksiyona girer. [3]
Sert köpük oluşumunda istenilen reaksiyonlar daha baskın olması için uygun katalistler kullanılmalıdır. Katalistler ilgili reaksiyonların aktivasyon enerjilerini düşürerek o reaksiyonun daha domine olmasına olanak sağlar. Örneğin su ile izosiyanatın reaksiyona daha çok girmesini istersek kabarma katalisti veya üretan reaksiyonun olması için jel katalisti kullanılabilir.
PIR sistemlerde ise izosiyanat ile izosiyanatın reaksiyona girmesi gerektiği için en önemli katalist İzosiyanurat veya trimerizasyon katalisti denilen metal katalistler. Yüksek oranda PIR molekülü oluşturabilmek için uygun ve doğru oranda trimerizasyon katalisti kullanmak çok önemlidir.
Sert poliüretan köpüğün yangın dayanımı artırılması temelde iki basit yöntemle yapılabilir. Birinci yöntem halojen içeren veya içermeyen alev geciktirici katkılar köpüğe ilave edilebilir. Bu tür katkılar malzemenin yangına dayanımını artırıp alevin ilerlemesini ve duman salınımını azaltacaktır. İkinci yöntem ise sert poliüretan köpükte poliizosiyanurat molekülü ile köpüğün kendiliğinden yangın dayanımını artırmaktır.
Poliüretan malzeme 260oC’lere kadar dayanabilir iken Poliizosiyanurat molekülü ise 380oC’lere kadar dayanabilir.
Olası bir yangın anında bina içerisinde iç sıcaklık 1000°C’ye kadar çıkabilir. PIR sistemler de diğer malzemelere benzer salınım yapar. Yanma anında başlıca CO ve CO2 ile beraber bazı zehirli gazların salınımı olur. Aşağıdaki tabloda poliüretan ve bazı diğer malzemelerin yangın anında salınım yaptığı gazların detaylarını görebiliriz. [4]
Yangın anında kullanılan yapı elemanın yangına karşı performansını ölçmek için genel olarak iki farklı test yapılır. Birincisi malzemenin aleve tepkisi ikincisi yangına dayanımıdır. Bu testler için pazarlara bağlı olarak farklı standart ve test yöntemleri kullanılabilir.
Kimteks Poliüretan olarak inşaat sektöründe sandviç panel üretimi için geliştirmiş olduğumuz PIR sistemler 4 veya 5 bileşenli hatlarda panel üretimi için kullanılabilir. Kabarma ajanı olarak HC (n-pentan) kullanılması önerilir. Geliştirdiğimiz PIR sistem 40mm’den 200mm’e kadar farklı kalınlıklarda panel üretimi için uygundur. Formülündeki özel Trimerizasyon katalist paketi ile maksimum PIR molekülü elde edilebilmektedir. Düşük viskozite, homojen karışım ve saf hammaddeleri ile yaz ve kış aylarında rahat ve stabil üretim için uygundur.
Emrah Akbaş
Ar-Ge Müdürü
Kimteks Poliüretan Sanayi ve Tic. A.Ş.
Kaynaklar
[1] Nuno V. G, A.Ferreira, A.B.Timmons (2018). Polyurethane Foams: Past, Present, and Future, 2, 2-35
[2] D. SCHUTZ, J. SEO (2015). COMPOSITE INSULATED PANELS (CIPS) OR INSULATED SANDWICH PANELS, 2,2-6
[3] Dr. M. Kapps (2004). The production of rigid polyurethane foam
[4] Japan Urethane Industry Institute (2009). Q & A on Fire and Fire Prevention of Rigid
Polyurethane Foam
