Tấm PIR cách nhiệt là gì?
Tấm PIR (polyisocyanurate) là vật liệu cách nhiệt dạng foam cứng thuộc họ isocyanate, được sản xuất bằng cách polymer hóa MDI (methylene diphenyl diisocyanate) thông qua phản ứng trimerization — tạo ra cấu trúc vòng isocyanurate sáu cạnh bền nhiệt và bền hóa học hơn so với PU foam thông thường. PIR có hệ số dẫn nhiệt λ=0,020–0,024 W/(m·K), thấp nhất trong các loại foam cứng thương mại hiện nay.
Cấu tạo của tấm PIR
Lõi foam polyisocyanurate
Lõi PIR được tạo thành từ phản ứng giữa MDI và polyol với xúc tác trimerization ở tỉ lệ NCO/OH (chỉ số isocyanate) từ 2,5–3,5, cao hơn đáng kể so với PU foam (chỉ số 1,05–1,2). Tỉ lệ MDI cao tạo ra các vòng isocyanurate sáu cạnh (trimer) chiếm 50–70% cấu trúc mạng polymer, mang lại độ bền nhiệt vượt trội.
Cấu trúc lõi foam có dạng closed-cell (tế bào kín) với kích thước tế bào trung bình 150–250 μm. Các tế bào chứa khí blowing agent (hydrocarbon hoặc CO₂) có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn không khí, đây là nguyên nhân chính giúp PIR đạt λ rất thấp.
Lớp facer (mặt phủ)
Facer là lớp phủ hai mặt tấm PIR, có hai loại phổ biến:
- Nhôm foil facer: Nhôm mỏng 0,025–0,05mm, đôi khi kết hợp với lớp kraft paper hoặc fibreglass reinforcement. Emissivity ε=0,03–0,05, phản xạ thêm bức xạ nhiệt ngoài cách nhiệt dẫn truyền. Đây là loại phổ biến nhất cho sandwich panel mái và tường.
- Glass fiber facer: Mặt phủ fibreglass woven hoặc non-woven, thích hợp cho ứng dụng yêu cầu bề mặt gồ ghề (roofing insulation trực tiếp dưới màng chống thấm), chịu kiềm tốt hơn nhôm foil.
- Coated steel facer (trong sandwich panel): Tôn thép mạ kẽm sơn tĩnh điện dày 0,4–0,6mm tạo thành tấm sandwich panel hoàn chỉnh dùng cho mái và tường nhà xưởng.
Thông số kỹ thuật cơ bản của PIR
| Thông số | Giá trị tiêu biểu | Tiêu chuẩn |
|---|---|---|
| Hệ số dẫn nhiệt λ | 0,020–0,024 W/(m·K) | ISO 8301 / EN 12667 |
| Mật độ (density) | 30–60 kg/m³; phổ biến 40–50 kg/m³ | ISO 845 |
| Độ bền nén (10% biến dạng) | 150–300 kPa | ISO 844 |
| Hút nước ngắn hạn | <1% theo thể tích | EN 1609 |
| Hệ số khuếch tán hơi nước μ | 30–100 (facer nhôm: rất cao) | ISO 12572 |
| Nhiệt độ sử dụng liên tục | −180°C đến +150°C | – |
| Cấp cháy lõi foam | B2 (khó bắt cháy) theo DIN 4102 | EN 13501-1 |
| Cấp cháy khi có facer nhôm | Có thể đạt B-s1-d0 (Euroclass) | EN 13501-1 |
| Độ dày thương mại phổ biến | 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150mm | – |
Phân biệt PIR với PU foam và các vật liệu khác
PIR thường bị nhầm lẫn với PU foam do cùng gốc isocyanate. Điểm khác biệt chính: PIR sử dụng phản ứng trimerization với xúc tác đặc biệt tạo vòng isocyanurate, trong khi PU foam chỉ dùng phản ứng urethane thông thường. Kết quả là PIR có nhiệt độ chịu đựng cao hơn (150°C vs 110°C), cấp cháy tốt hơn (B2 vs B3 nếu không có phụ gia), và λ thấp hơn 10–15%.
So với EPS (λ=0,033–0,040) hay XPS (λ=0,028–0,035), PIR cách nhiệt tốt hơn đáng kể, cho phép đạt cùng R-value với độ dày mỏng hơn 40–50%. Aerogel có λ thấp hơn (0,013–0,018) nhưng đắt hơn 10–30 lần.
Tiêu chuẩn và chứng nhận liên quan
- EN 13165: Tiêu chuẩn châu Âu cho PIR tấm cứng cách nhiệt trong xây dựng.
- ASTM C1289: Tiêu chuẩn Mỹ cho tấm PIR có facer.
- QCVN 09:2013/BXD: Việt Nam quy định U-value tường ngoài ≤1,0 W/(m²·K); PIR 50mm đạt U≈0,43 W/(m²·K) — vượt yêu cầu.
- FM Global Approval: Nhiều sản phẩm PIR có chứng nhận FM cho ứng dụng mái công nghiệp.
Kết luận
Tấm PIR (polyisocyanurate) là vật liệu cách nhiệt foam cứng cao cấp với hệ số dẫn nhiệt λ=0,020–0,024 W/(m·K) — thấp nhất trong các vật liệu cách nhiệt thương mại thông dụng. Cấu tạo gồm lõi foam closed-cell với cấu trúc isocyanurate bền nhiệt và lớp facer nhôm foil hoặc glass fiber, mang lại đặc tính cách nhiệt, chống ẩm và chịu cháy vượt trội so với PU foam thông thường.