Artikel Polyol Systems BV

Polyol Systems BV ontwikkelt innovatief fabricageproces
Dubbele aanpak leidt tot succesvolle
productie van PIR-sandwichplaten
‘Het klinkt misschien raar dat ik zo enthousiast kan
worden over een plaat. Maar dit is dan ook wel een hele
speciale plaat.’ Martijn Witteveen, directeur van Polyol
Systems BV uit het Limburgse plaatsje Molenhoek,
kreeg voor elkaar wat tot nu toe onmogelijk leek: een
goed hechtende sandwichplaat, zonder het gebruik
van een hechtingsprimer, met een kern van 80 mm PIRschuim
(polyisocyanuraat) en een brandweerstand van
31 minuten.
door Esther Goddijn
Martijn Witteveen werkte
in het verleden bij een leverancier
van chemische
grondstoffen en later bij een
systeemleverancier van PUR-
(polyurethaan)platen. Hier
werd volop geëxperimenteerd
met sandwichplaten.
Met zijn scheikundekennis
als basis en de ervaring bij
zijn voormalige werkgevers
besloot hij in 2006 voor zichzelf
te beginnen. Hij ontwikkelde
een PIR-schuim dat
voldoet aan alle eisen die al
aan PUR-schuim worden gesteld
en bovendien nog enkele
voordelen heeft in vergelijking
met PUR-schuim.
SenterNovem gaf vanuit het
programma Milieu & Technologie
subsidie voor het
onderzoek. ‘De subsidie verkleint
niet alleen de risico’s,
het geeft me ook het gevoel
op de goede weg te zitten’,
aldus Witteveen.
Liever PIR dan PUR
PUR-platen worden toegepast
in de industriële bouw
als muren voor bijvoorbeeld
fabriekshallen en koelcellen.
De platen bevatten een kern
van Polyurethaan (PUR) met
aan twee kanten een metalen
laag (bijvoorbeeld zink-aluminium).
Dit heet een sandwichelement.
Maar waarom wil men zo
graag PIR-platen? Voldoen de
PUR-platen niet? PIR heeft
Martijn Witteveen met de PIR-sandwichelementen.
een aantal voordelen boven
PUR (zie tabel 1). PIR kan
met een lagere dichtheid
geproduceerd worden dan
PUR. Hierdoor zijn minder
grondstoffen nodig, zodat de
PIR-plaat lichter is met gelijkblijvende
mechanische eigenschappen.
Daarnaast kan
met PIR een dunnere plaat
worden gemaakt bij een gelijkblijvende
isolatiewaarde.
PIR is ook beter bestand tegen
brand, waardoor ongeveer de
helft minder brandvertragers
— zoals TCPP — nodig zijn.
De toepassingen voor PIR zijn
hetzelfde als voor PUR. Op
dit moment worden er PIRplaten
geproduceerd met een
papieren of aluminium coating.
Dit type plaat is echter
minder geschikt voor buitenmuren.
De eigenschappen hechting,
druk, isolatie en brandveiligheid
moesten minimaal
hetzelfde zijn als die van
PUR-schuim. Witteveen zag
hechting aan het metaal als
grootste probleem. ‘Maar
met een waarde van 0,13 (N/
mm 2 ) bij zulke lage dichtheden
ben ik dik tevreden.’ Ook
de andere eigenschappen
Eigenschappen plaat
Tabel 1: Eigenschappen van PUR en PIR vergeleken.
— dichtheid, druk, isolatie,
vuurbestendigheid en structuurbestendigheid
— bleken
goed te voldoen. PIR (80mm)
blijkt 30 minuten bestand
te zijn tegen vuur (thermal
insulation, norm: STN-EN
1364-1:2001). Na ongeveer 60
minuten slaan de vlammen
door de voeg van een PIRpaneel
(80mm) (structural integrity).
Deze eigenschappen
maken de PIR-platen geschikt
om brandwerende panelen
van te maken die 20% dunner
zijn dan de huidige platen
(respectievelijk 80mm en
100mm).
Polyolsystems 1 met PIR
in de kern
Het product dat Witteveen
heeft ontwikkeld heet ‘Polyolsystems
1’ en bevat PIR in
plaats van PUR in de kern.
PIR bestaat uit polyisocyanuraat.
Witteveen legt uit:
‘Om PIR te kunnen produceren
moet eerst dezelfde reactie
in gang worden gezet
als bij de productie van PUR,
namelijk de urethaanreactie.
Bij een voldoende hoge temperatuur
treedt vervolgens
een proces op, waarbij isocyanaat
met zichzelf reageert.’
PUR-plaat
80mm dikte
Hechting (N/mm 2 ) 0,13 0,13
Dichtheid (kg/m 3 ) 39 34
Compressie (N/mm 2 ) 0,14 0,15
Isolatie (mW/mK) 22,3 20,8
Eigenschappen plaat brandtest
PUR-plaat
80mm dikte
Thermal insulation (minuten) 7 31
Structural integrity (minuten) 12 68
PIR-plaat
80mm dikte
PIR-plaat
80mm dikte
Onderzoek
Kunststof Magazine, juni 2008, nummer 5
31

Onderzoek
Het zijn allebei exotherme
processen, wat wil zeggen
dat er warmte bij vrijkomt
(zie kader 1).
Zowel de beoogde grondstoffenbesparing
van minimaal
10% als de betere brandwerende
eigenschappen (minder
vlamvertrager nodig) zijn
gunstig voor het milieu. Hoeveel
bespaard kan worden is
te zien in tabel 2.
Machine en grondstoffen
aanpassen
Dat PIR-sandwichelementen
moeilijk constant te produceren
zijn, was al bekend bij
Witteveen. Daarom pakte hij
zowel de machinekant als
ook naar grondstoffen die de
PIR-reactie minder temperatuurgevoelig
maken. Hierna
volgt een beschrijving van
de onderzoeksfases die zijn
uitgevoerd.
In de eerste ontwikkelingsfase
is geprobeerd de temperatuur
goed onder controle te
krijgen. De temperatuur van
de metalen plaat kan variëren
tijdens het productieproces.
Ook kan temperatuurverschil
optreden tussen het
middengedeelte en de buitenkant
van de plaat. Vooral
de zijkanten koelen sneller af
dan het midden. Door extra
isoleren van de buitenkant
trachtte Witteveen het afkoe-
O N H
R 1 — O — H + R 2 — N C O R C
1
R 2
polyol
isocyanaat
isocyanaat
Urethaanreactie: PUR-reactie
delta T
3 x R 2 — N C O R 2
O
O
C
C
PIR=isocyanuraat
N
N
O
PUR = polyurethaan
Isocyanuraatreactie: PIR-reactie
3xR-NCO RNCO-RNCO-RNC0- (dit is een trimeer; een ring
van isocyanaten met drie lange koolstofketens)
hier een tweede stuk bovenop
gezet. Ook werden aan de
zijkant van de platenvoor-
N
R 2
C
R 2
hoeveelheden mengsels uitgetest
met als resultaat PIRschuimen
in broodvorm. De
minst temperatuurafhankelijke
stoffen werden uitgekozen.
In de derde fase werd
1000 liter van het meest optimale
mengsel in een menger
voorgemengd en op grotere
schaal getest.
In de laatste onderzoeksfase
zijn PIR-sandwichplaten
geproduceerd. Een oppervlakteactieve
stof die bij de
additieven zit, zorgt voor
opschuimende belletjes. Bovendien
houdt deze stof de
kleine belletjes stabiel. Dit
leidt tot een goed bruikbare
sandwichplaat.
O
Kader 1
Het mengen van polyolen en additieven.
de grondstoffenkant aan. Bij
de machinekant zocht Witteveen
naar aanpassingen om
temperatuurschommelingen
te beperken. Maar hij zocht
Grondstof
Huidig
verbruik per
jaar
len van de zijkanten te verminderen.
Een aanvankelijk
aangebrachte isolatieplaat
bleek nog onvoldoende isolatie
te geven. Daarom werd
Beoogd
verbruik per
jaar
Verschil
Polyol
2925 ton 2601 ton -11%
mengsel+isocyanaat
TCPP 325 ton 162 ton -50%
Tabel 2. Huidige grondstofverbruik bij PUR-platen, beoogde grondstofverbruik bij
PIR-platen en het verschil tussen beide platen.
verwarmer gordijnen aangebracht
en aan de bovenkant
plexiglas om verder temperatuurverlies
tegen te gaan.
Dit leidde uiteindelijk tot de
gewenste omstandigheden
voor een goed en herhaalbaar
productieproces.
Vervolgens zocht Witteveen
in de tweede onderzoeksfase
naar een optimaal mengsel
van polyolen en additieven
(stoffen die de reactie activeren).
Hiervoor werden kleine
Eerst laten certificeren
Belangrijke succesfactoren in
de ontwikkelingsfase waren
dat de ontwikkelaar chemische
kennis had en mogelijke
problemen op meerdere fronten
aanpakte: zowel op het
niveau van de machine als
op dat van het mengsel. Hierdoor
was goede temperatuurcontrole
mogelijk en kon met
een minder temperatuurafhankelijk
mengsel een goed
eindproduct worden verkregen.
Toch gaat Witteveen
door met zijn onderzoek naar
verdere verfijning van het
product: ‘Nu hebben we met
mengsels van polyolen en activatoren
gewerkt. Ik wil nog
variëren met de afzonder-
32
Kunststof Magazine, juni 2008, nummer 5

lijke grondstoffen. Daarnaast
wil ik platen met verlaagde
dichtheid gaan produceren bij
meerdere plaatdiktes.’
Voordat hij de markt op kan
met zijn PIR-platen moet Witteveen
zijn product laten cer-
tificeren. Aangezien de uitkomsten
van zijn onderzoek
en de eerste resultaten van de
instituten goede parameters
geven, zal dit vermoedelijk
goed verlopen. Daarna is hij
klaar om voor de markt te
Betrokken partijen
Polyol Systems BV, directeur Martijn Witteveen;
Programma Milieu & Technologie.
Dit project is uitgevoerd met subsidie van het programma
Milieu & Technologie van SenterNovem, dat de ontwikkeling
en toepassing stimuleert van innovatieve processen,
producten en diensten met een milieuvoordeel. Kijk voor
meer informatie op: www.senternovem.nl/milieutechnologie
of bel met het Informatiepunt
SenterNovem: 030 -239 35 33.
Onderzoek
Op zoek naar een optimaal mengsel werden deze blokken PIR-schuim
geproduceerd.
kunnen produceren, waarbij
met de reeds behaalde 31 minuten
’thermal insulation’ en
60 minuten ’structural integrity’
certificatie goede mogelijkheden
liggen in zowel Nederland
als in Oost Europa.
Witteveen ziet zichzelf vooral
in de functie van adviseur
bij het optimaliseren van de
PIR-productie: ‘De kennis van
stoffen zit nu bij de mengers.
Ik wil die kennis overbrengen
naar de platenproducenten.
Idealiter zouden producenten
ter plekke grondstoffen moeten
kunnen mengen, zodat
zij de mengverhoudingen
kunnen aanpassen aan de gewenste
eigenschappen.’
Kunststof Magazine, juni 2008, nummer 5
33