Пожаробезопасность пенополиуретанов. PIR, PUR

Категория: Разное | Опубликовано: 11-06-2018, 07:34
Пожаробезопасность пенополиуретанов. PIR, PUR

Среди многообразия современных материалов свое место на рынке строительной теплоизоляции занял пенополиизоцианурат (PIR), который используется в сэндвич-панелях и теплоизоляционных плитах с мягкими облицовками. Как и любой строительный материал, он обладает рядом свойств, характеризующих его пожаробезопасность. И, хотя в наше время при подборе материала этот критерий стоит далеко не на первом месте, именно от него зависит самое ценное — жизнь и здоровье людей.


Поэтому предлагаю оценить этот материал с точки зрения пожаробезопасности, для наглядности проведя сравнительную оценку с другими видами теплоизоляции. Для сравнения возьмем традиционный пенополиуретан (PUR), вспененный пенополистирол (ВППС), экструдированный пенополистирол (ЭППС) и каменную вату (КВ). Также давайте рассмотрим и древесину. Она хоть и не является утеплителем, но в однослойных стенах деревянных домов выполняет теплоизолирующую функцию.


Характеристики пожарной опасности материалов


Пожарная опасность строительных материалов определяется пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, дымообразующей способностью и токсичностью продуктов горения.

Все эти показатели важны для оценки свойств материала, но первостепенным критерием является горючесть, ведь именно горючесть в значительной мере определяет и уровень остальных пожарно-технических показателей.



Горючестью называют способность материала к горению. При этом учитывается время самостоятельного горения материала, степень повреждения по длине, потерю массы и повышение температуры в печи. По результатам испытания материалу присваивается группа горючести от Г1 (слабогорючие) до Г4 (сильногорючие).

Воспламеняемость — это способность материала к воспламенению. Строительные материалы по воспламеняемости подразделяют на 3 группы: от В1 (трудновоспламеняемые) до В3 (легковоспламеняемые).


Дымообразующая способность характеризует количество дыма, выделяемого тлеющим материалом, что на практике означает способность к визуальной ориентации во время пожара при эвакуации. По данному показателю материалы делят на 3 группы: от Д1 (с малой дымообразующей способностью) до Д3 (с высокой дымообразующей способностью).


По токсичности продуктов горения выделяют 4 группы материалов: от Т1 (малоопасные) до Т4 (чрезвычайноопасные).


Все познается в сравнении..


Значения показателей выбранных материалов взяты согласно рекомендаций ведущего института в области пожарной опасности строительных материалов ВНИИПО и сведены в таблицу 1.


Пожаробезопасность пенополиуретанов. PIR, PUR


  1. Вспененный и экструдированный пенополистиролы. Главным отличием от других видов полимерной изоляции является то, что они являются термопластами — материалами, которые при воздействии огня легко плавятся. Согласно требованиям ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», если при испытании материал горит с образованием капель расплава — его автоматически относят к группе горючести Г3, если же при этом капли расплава горят — то к группе горючести Г4.



  2. Каменная вата. По параметру горючести она относится к негорючим материалам, то есть при ее испытании выполняются следующие условия:




  • прирост температуры в печи составляет не более 50°С;

  • потеря массы образца не более 50%;

  • продолжительность устойчивого пламенного горения не более 10сек.

    При выполнении этих условий подтверждение других показателей не требуется.

    Хочется отметить, что если вата имеет кашированный (приклеенный) слой из фольги или фольги с полиэтиленом, такой материал считается горючим и имеет группу горючести Г1.

    Кроме того, согласно результатам последних исследований, свойства теплоизоляционных материалов (к которым относится минеральная вата) с воздухопроницаемой структурой и органическим связующим, в свете действующих стандартов и сводов правил, являются переоцененными. В частности, определенные марки, которые относятся к негорючим материалам, могут скрыто распространять горение.


  1. Древесина. Материал, который считается по праву экологичным за счет своего природного происхождения, оказывается, имеет не такие уж «экологичные» свойства пожарной безопасности. Горючесть древесины — самая высокая Г4, при удалении источника пламени древесина продолжает самостоятельно гореть очень долгое время.



  2. Пенополиуретан. PUR имеет схожие с пенополистиролами показатели пожарной безопасности. Но ключевым отличием от пенополистиролов является его принадлежность к классу реактопластов — материалов, которые не способны плавиться при воздействии на них повышенной температуры, в том числе и при горении.



  3. Пенополиизоцианурат. PIR также является реактопластом, что выгодно отличает его от ЭППC и ВППС. Но, в отличие от своего ближайшего «родственника» пенополиуретана, он имеет измененное соотношение основных сырьевых компонентов, а также специальные добавки.



При горении пенополиизоцианурата на его поверхности образуется коксовый слой, который состоит из негорючих веществ. Они-то и формируют своеобразный защитный экран, который предохраняет внутренние слои полимера от высокой температуры и препятствуют горению. Такая «защита» обеспечивает прирост температуры в печи не более 135°С, а также исключает самостоятельное горение, что позволяет относить испытуемые материалы с PIR к группе горючести Г1 (сэндвич-панели и плиты с облицовками из фольги). Также PIR отличается и другими хорошими показателями пожарной безопасности (см.табл.1).


Тут стоит отметить, что некоторые марки PIR-плит имеют группу горючести Г4. К таким маркам, например, относятся плиты с облицовками из обычной бумаги. При испытании поверхность такой плиты полностью обгорает и образец получает 100%-ное повреждение по длине (как и обычная древесина).


Огнестойкость конструкций с применением пенополиуретанов


Нормирование строительных конструкций — стен, перекрытий, крыши — ведется по классу пожарной опасности и по пределу огнестойкости.


Класс пожарной опасности конструкции позволяет оценить степень ее участия в распространении пожара (класс К0 — конструкция в результате огневого воздействия имеет минимальные повреждения, класс К3 — самый низкий, степень повреждения конструкций не нормируется).


Предел огнестойкости характеризует сопротивляемость конструкции огню. Он измеряется в минутах с начала огневого воздействия до наступления одного (или нескольких) признаков предельного состояния:



  • потери несущей способности ( R );

  • появления сквозных трещин (Е);

  • потери теплоизолирующей способности (I).


Пожаробезопасность пенополиуретанов. PIR, PUR


В каких зданиях разрешается использовать конструкции того или иного класса пожарной опасности и предела огнестойкости, зависит от функционального назначения здания и его габаритов.


Так, в малоэтажном домостроении для домов высотой до двух этажей включительно требования по степени огнестойкости и классу конструктивной пожарной опасности не предъявляются, а в домах высотой три этажа они должны соответствовать требованиям, предъявляемым к конструкциям зданий III степени огнестойкости. Это означает, что PIR изоляцию можно использовать в стенах с пределом огнестойкости R 45, скатной крыше с пределом огнестойкости RE 15, чердачных перекрытиях с пределом огнестойкости REI 45 и других конструкциях.


Требования пожарной безопасности для производственных и общественных зданий, имеющих большие габаритные размеры и функциональное назначение, которое предполагает большое количество людей в здании или опасные технологические процессы, существенно выше. Но и тут показатели конструкций с PIR достаточно велики.
Так, степень пожарной опасности сэндвич-панелей с PIR — К1(15), в отличии от сэндвич-панелей с пенополистиролом (где этот показатель не поднимается выше К3). А степень пожарной опасности кровельных конструкций с профилированным настилом и теплоизоляцией плитами PIR еще выше — К0(15).


Как следствие, ограждающие и несущие конструкции с PIR могут использоваться в зданиях с классом конструктивной пожарной опасности С1-С3, имеющих II-V степень огнестойкости. Стоит отметить, что под такие требования попадает 70% всех зданий в стране.


Комплексный подход — в основе выбора


С одной стороны, негорючие материалы позволяют исключить вероятность пожара. С другой стороны, практически все, что имеется в современном доме — мебель, одежда, предметы быта — выполнено из пожароопасных материалов.


Чтобы эксплуатация дома была безопасной, следует соблюсти меры пожарной безопасности — произвести отделку стен, потолка негорючими материалами, например, гипсокартоном, проложить проводку и установить розетки в негорючем отделочном слое, выполнить обработку древесины огнезащитным составом и т.п.

Что же касается теплоизоляции, то ее выбор надо производить, руководствуясь и другими, очень важными критериями. Это и прочностные, и теплофизические показатели, долговечность, технологичность в работе и тем более — экологическая безопасность при нормальных условиях эксплуатации. Ведь косвенно они влияют и на свойства пожаробезопасности. Например, если утеплитель в конструкции со временем просядет и однородность этого слоя в конструкции изменится, то изменится и пожаробезопасность такой конструкции.


Пенополиизоцианурат PIR обладает целым рядом преимуществ по вышеуказанным критериям как по отношению к минеральной изоляции, так и к другим видам полимерной изоляции. Он имеют высокую механическую прочность, обеспечивающую однородность слоя, и проверенную европейским опытом эксплуатации долговечность. Поэтому правильным решением в подходе к выбору теплоизоляции будет сбалансированный подход, использовать который следует там, где критерий пожаробезопасности не является единственным.


Автор Илья Юмалин.

В статье использован материал, предоставленный Ассоциацией НАППАН.


Метки к статье: