عایل‌بندی پلی‌اورتان که اغلب به عنوان PU شناخته می‌شود، به دلیل ساختار سلول بسته خود به عنوان یک ترموست عمل می‌کند، زیرا گازهای با هدایت پایین را درون خود به دام می‌اندازد و انتقال حرارت را بسیار دشوار می‌کند. این ماده را می‌توانیم به صورت تخته‌های سفت یا به شکل فوم اسپری شده به کار ببریم و آزمایش‌ها نشان می‌دهند که هدایت حرارتی آن در حدود 0.02 تا 0.025 وات بر متر کلوین است. این میزان عایل‌بندی تقریباً دو برابر بهتر از مواد شیشه‌فایبر معمولی است. کارشناسان وزارت انرژی ایالات متحده دریافته‌اند که این تخته‌های PU مقدار R خود را در طول زمان به خوبی حفظ می‌کنند، هرچند ممکن است تغییرات جزئی‌ای زمانی رخ دهد که گازهای به دام افتاده به طور کامل درون ماده جای بگیرند.
چه چیزی پلی‌اورتان را بسیار مؤثر می‌کند؟ به ساختار سلولی منحصر به فرد آن که به شکل الگوی زنبور عسل شباهت دارد و حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد از آن سلول‌های ریز در آن در واقع مسدود شده‌اند، نگاه کنید. در داخل این کیسه‌های گازی، اغلب مواد متورم‌کننده دوستدار محیط زیست در حال کار هستند که ایجاد یک اثر عایق‌بندی می‌کنند و از انتقال هم هدایتی و هم جابجایی گرما جلوگیری می‌کنند. وقتی تولیدکنندگان قصد دارند تا صفحات سفت پلی‌اورتان تولید کنند، رزین‌های پلی‌ال و ایزوسیانات‌ها را با یکدیگر ترکیب می‌کنند. واکنش شیمیایی که ایجاد می‌شود، ماده‌ای متراکم می‌سازد که مقاومت خوبی نسبت به رطوبت نیز دارد. مهم‌تر از همه برای کاربردهای ساختمانی، این ماده می‌تواند فشارهای سازه‌ای را تا حدود ۴۰ پوند بر اینچ مربع را قبل از نشان دادن هرگونه علامت از تنش تحمل کند.
پلی‌اورتان به خوبی از عبور گرما از دیوارها مقاومت می‌کند و مانع از نشت هوا در اطراف می‌شود. وقتی به صورت تخته‌های پیوسته نصب شود، برخلاف عایق‌های نواری که فاصله‌ای بین آنها ایجاد می‌شود، ساختمان‌ها می‌توانند هزینه‌های انرژی خود را به میزان قابل توجهی کاهش دهند - حدود 15 تا 30 درصد برحسب مطالعات مختلف. آزمایش‌های انجام شده توسط منابع مستقل نشان می‌دهند که پس از گذشت بیست سال، این مواد هنوز حدود 94 درصد از توان عایقی اولیه خود را حفظ می‌کنند، که در مقایسه با سایر انواع تخته‌های فومی به ویژه در شرایط سخت یا مرطوب، عملکرد بهتری دارد. و صحبت از مرطوبیت بود، پلی‌اورتان خاصیت بسیار خوبی دارد که بخار آب به راحتی از آن عبور نکند (کمتر از یک واحد مقاومت بخار). این موضوع به معنای کاهش بسیار زیاد احتمال آسیب سازه‌ای ناشی از نفوذ رطوبت به داخل ماده در طول زمان است.
در زمینه جلوگیری از نفوذ گرما، صفحات پلی‌اورتان در مقایسه با سایر مواد موجود در بازار برجسته هستند. هدایت گرمایی یا مقدار k بین حدوداً 0.022 تا 0.025 وات/متر·کلوین است که تقریباً 35٪ بهتر از فایبرگلاس با مقدار 0.04 وات/متر·کلوین و حدوداً 25٪ بهتر از گزینه‌های استایرن است. چه چیزی این امکان را فراهم می‌کند؟ خب، این ماده دارای ساختار سلول بسته است که در واقع گازهای بی‌اثر را در خود قفل می‌کند و این امر باعث می‌شود گرما بسیار سخت‌تر از آن عبور کند. آزمایش‌های صنعتی با استفاده از روش‌هایی مانند ASTM C518 نشان داده‌اند که این خواص در طول سال‌ها حفظ می‌شود. این موضوع با محصولات پشم معدنی بسیار متفاوت است، زیرا عملکرد آنها تمایل دارد حدود 15٪ کاهش یابد، زمانی که در طول زمان تحت فشار قرار می‌گیرند.
بسته‌بندی عایق پلی‌اورتان از لحاظ معیارهای عملکردی بسیار قدرتمند است. با در حدود 6.5 مقدار مقاومت حرارتی (R-value) در هر اینچ، این ماده تقریباً دو برابر آنچه را که سلولز می‌تواند ارائه دهد و حدود 5/1 برابر عایق‌بندی اکستروژن پلی‌استایرن فراهم می‌کند. بر اساس تحقیقات صنعتی، بیشتر نمونه‌ها حتی پس از 15 سال استفاده همچنان حدود 98 درصد از توان عایق‌بندی اولیه خود را حفظ می‌کنند. این موضوع در مقایسه با عایق‌های اسپری که معمولاً به حدود 88 درصد اثربخشی سقوط می‌کنند، بسیار قابل توجه است. آنچه واقعاً پلی‌اورتان را متمایز می‌کند، نحوه مقابله بسیار خوب آن با نشت‌های حرارتی است که معمولاً موجب مشکل در سایر مواد مانند فایبرگلاس و تخته‌های عایق می‌شود. آزمایش‌های واقعی نشان می‌دهند که این نصب‌ها اتلاف انرژی در نقاط اتصال را تقریباً 40 درصد کاهش می‌دهند و این امر آن را به یک انتخاب مناسب برای ساختمان‌هایی که کنترل دما در آنها اهمیت زیادی دارد تبدیل می‌کند.
پلی یورتان در دامنه وسیعی از دماها از حداقل ۵۰- درجه سانتی‌گراد تا ۱۲۰+ درجه سانتی‌گراد بسیار پایدار باقی می‌ماند. این خاصیت باعث می‌شود در هر دو مورد، ذخیره کردن اقلام در انبارهای یخ‌زده و عایق‌کاری ساختمان‌ها در مناطق بیابانی گرم به خوبی عمل کند. وقتی رطوبت بالا رود (۸۰٪ رطوبت نسبی یا بیشتر)، پلی یورتان تنها حدود ۱٪ یا کمتر از رطوبت را جذب می‌کند. این مقدار در واقع بسیار مناسب است، چون از رشد کپک جلوگیری می‌کند و از تخریب مرتبط با گرما در موادی مانند سلولز جلوگیری می‌کند. محصولات سلولزی زمانی که رطوبت به حدود ۹۰٪ می‌رسد، عملکرد ضعیفی دارند و تقریباً ۲۰٪ از اثربخشی خود را از دست می‌دهند. آزمایش‌های واقعی در واحدهای نگهداری سرما پیدا کرده‌اند که استفاده از عایق پلی یورتان در مقایسه با فوم XPS سنتی باعث کاهش ۳۲٪ در هزینه‌های سالانه گرمادهی و سرمادهی می‌شود، بویژه زمانی که دماها زیر صفر درجه سانتی‌گراد می‌روند.
ساختار سلول بسته پلی‌اورتان به‌عنوان یک مانع طبیعی در برابر رطوبت عمل می‌کند، به‌طوری‌که جذب آب آن حتی در رطوبت ۹۰ درصد کمتر از ۱ درصد است. این ویژگی از ایجاد اثر مویینگی که منجر به رشد کپک در موادی مانند فایبرگلاس یا پشم معدنی می‌شود، جلوگیری می‌کند. برخلاف گزینه‌های جاذب، پلی‌اورتان عملکرد حرارتی خود را در برابر باران، شبنم یا رطوبت خاک به‌صورت یکنواخت حفظ می‌کند.
صفحات پلی‌اورتانی می‌توانند نیروهای فشاری را به خوبی تحمل کنند که بسیار بیشتر از 150 کیلوپاسکال است و این میزان استحکام برای سقف‌هایی که باید تجمع برف یا گاهی اوقات تردد پیاده را تحمل کنند، کاملاً کافی است. این ماده دارای ساختار مولکولی متقاطع خاصی است که فشار را به طور یکنواخت در سطح آن پخش می‌کند، به طوری که تحت تنش نمی‌شکند یا به طور دائمی خم نمی‌شود. به دلیل این ویژگی‌ها، این صفحات به عنوان مواد هسته‌ای درون این نوع پنل‌های ساندویچی که در ساختمان‌های صنعتی مختلف استفاده می‌شوند عملکرد بسیار خوبی دارند، جایی که عایق‌بندی مناسب همراه با پشتیبانی سازه‌ای محکم برای عملکرد صحیح کاملاً ضروری است.
آزمایش‌هایی که فرآیند پیری را تسریع می‌کنند تا شرایط ساحلی معادل ۳۰ سال را شبیه‌سازی کنند، نشان می‌دهند که پلی‌اورتان به خوبی مقاومت خود در برابر رطوبت را حفظ می‌کند و میزان تخریب آن کمتر از ۵٪ باقی می‌ماند. در مواجهه با شرایط سخت ساحلی، پلی‌اورتان بهتر از فوم‌های XPS و EPS عمل می‌کند. این مواد به اندازه پلی‌اورتان نمی‌توانند در برابر یخبندان‌های مکرر و آب شور مقاومت کنند و در نتیجه در طول زمان ترک‌های ریزی ایجاد می‌شود. بررسی تصاویر گرمایی از دیوارهای عایق‌بندی شده با پلی‌اورتان پس از تغییرات شدید دما از ۳۰- درجه سانتی‌گراد تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد چیزی جالب را نشان می‌دهد و آن هم اینکه حتی بدون وجود پل‌های سرمازایی است، هرچند دهه‌ها تغییرات دمایی شدید وجود داشته است.
در صحنه ساخت و ساز امروزی، صفحات پلی‌اورتان به یکی از محبوبیت‌های زیادی که دارند تبدیل شده‌اند. این صفحات مقادیر عایقی حدود 6.5 در هر اینچ را ارائه می‌دهند که تقریباً 30 درصد بهتر از آنچه ما از فایبرگلاس معمولی به دست می‌آوریم است. چیزی که این تخته‌ها را به این خوبی می‌کند چیست؟ خب، طراحی سلول بسته و محکم آنها در واقع انتقال گرما از طریق دیوارها و سقف را تا میزانی بین 40 تا 50 درصد نسبت به مواد قدیمی‌تر کاهش می‌دهد. بسیاری از معماران واقعاً دوست دارند از این تخته‌ها در کار خود استفاده کنند وقتی که نیاز دارند ساختمان‌های قدیمی را به‌روزرسانی کنند بدون اینکه ظاهر اصلی‌شان را تغییر دهند. این تخته‌ها می‌توانند بسیار نازک ساخته شوند، گاهی تنها 20 میلی‌متر ضخامت دارند و به خوبی خم می‌شوند تا به سطوح منحنی دشواری که اغلب در سازه‌های تاریخی دیده می‌شوند، بچسبند.
در انبارهای سرد، صفحات پلی‌اورتان دمای بین 30- درجه سانتی‌گراد تا 25+ درجه سانتی‌گراد را با ضخامت تنها 12 تا 15 سانتی‌متر حفظ می‌کنند. واحدها گزارش کرده‌اند که هزینه‌های سالانه انرژی به میزان 35٪ کاهش یافته است، بخاطر کاهش چرخه کاری کمپرسور. مطالعه‌ای در سال 2023 از 50 واحد صنعتی نشان داد که سازه‌های عایق‌بندی شده با پلی‌اورتان نسبت به سازه‌های عایق‌بندی شده با پلی‌استایرن، 18٪ کاهش در نشتی مبرد داشته‌اند.
| اموال | PIR (پلی‌ایزوسیانورات) | PUR (پلی‌اورتان) |
|---|---|---|
| هدایت حرارتی | 0.022 وات/متر کلوین | 0.028 وات/متر کلوین |
| عملکرد ضد آتش | کلاس B1 (EN 13501-1) | کلاس E (نیازمند افزودنی‌ها) |
| ضخامت معمولی | 100-200 میلی‌متر | 80-150mm |
| بهترین برای | دیوارهای مقاوم در برابر آتش در ساختمان‌های بلند | بازسازی سقف با بهره‌وری انرژی |
در طراحی خانه‌های پسیو، PIR به دلیل پتانسیل کمتر گرمایش جهانی (GWP 1,230 نسبت به GWP 1,450 PUR) ترجیح داده می‌شود، در حالی که PUR در سقف‌های صنعتی که مقاومت به ضربه امری حیاتی است، ارجحیت دارد. هر دو ماده اکنون در بازارهای پیشروی اروپا حاوی 15 تا 30 درصد مواد بازیافتی هستند.
پلی‌اورتان از لحاظ کارایی گرمایی نسبت به مواد سنتی عملکرد بهتری دارد. با مقدار k 0.022 وات/متر کلوین حداکثر 50 درصد پایین‌تر از فایبرگلاس (0.040 وات/متر کلوین)، مقدار R بالاتری (6.5 در هر اینچ) را با نصب‌های نازک‌تر فراهم می‌کند. این امر امکان رعایت استانداردهای عایق‌کاری را با حفظ فضا فراهم می‌کند که در بازسازی‌ها و طراحی‌های فشرده بسیار مفید است.
به عنوان مثال:
| متریال | رسانندگی گرمایی (W/mK) | مقدار R در هر اینچ |
|---|---|---|
| پلی اورتان | 0.022 | 6.5 |
| فیبر گلس | 0.040 | 3.7 |
| فوم پلی‌استایرن | 0.035 | 4.0 |
مطالعات انجام‌شده ظرفیت عایق‌کاری پلی‌اورتان را 700 درصد بهتر از آجر و حفظ انرژی 30 درصدی بیشتر از فوم اسپری در طول ده سال نشان داده‌اند.
اگرچه پلی‌اورتان نسبت به فایبرگلاس ۲۰ تا ۴۰ درصد گران‌تر است، اما دوام و کارایی آن صرفه‌جویی قابل‌توجهی را فراهم می‌کند. ساختمان‌هایی که از عایق پلی‌اورتان استفاده کرده‌اند، ۲۵ تا ۳۰ درصد کاهش سالانه در هزینه‌های گرمایش و سرمایش را گزارش می‌دهند، با دوره بازگشت سرمایه‌ای که به طور میانگین ۵ تا ۷ سال است. برخلاف تخته‌های فومی که در شرایط مرطوب سریع‌تر از بین می‌روند، پلی‌اورتان عملکرد خود را برای بیش از ۳۰ سال حفظ کرده و نیاز به تعویض را به حداقل می‌رساند.
تولید قطعاً انرژی زیادی می‌طلبد، اما بهبودهای اخیر در زمینه بازیافت، قدم بزرگی در کاهش اثرات زیست‌محیطی پلی‌اورتان برداشته‌اند. امروزه محصولات می‌توانند تا ۹۰ درصد مواد بازیافتی داشته باشند، همچنین طراحی سلول بسته آنها از فرار گازهای گلخانه‌ای مزاحم جلوگیری می‌کند. در همین حال، فیبرگلاس به دلیل دوام کمتر و وجود مواد چسباننده‌ای که تجزیه نمی‌شوند، حدود ۲۰ درصد پسماند بیشتری در محل‌های دفن زباله ایجاد می‌کند. هیچ ماده عایقی به طور کامل سبز نیست، اما با توجه به صرفه‌جویی در انرژی در طول زمان و همراهی تولیدکنندگان با فرآیندهای دایره‌وار، پلی‌اورتان همچنان یکی از بهترین گزینه‌های موجود برای ساختمان‌هایی است که به دنبال کاهش انتشار کربن هستند.
عایق‌بندی پلی‌اورتان دارای کارایی حرارتی برجسته‌ای با مقدار k کم، مقدار R بالا در هر اینچ، مقاومت در برابر رطوبت و دوام طولانی‌مدت است و این امر باعث صرفه‌جویی در انرژی و پایداری می‌شود.
پلی‌اورتان از دمای -50 درجه سانتی‌گراد تا +120 درجه سانتی‌گراد پایدار باقی می‌ماند، جذب رطوبت کمی دارد و این امر باعث مناسب بودن آن برای اقلیم‌های متنوع و جلوگیری از رشد کپک و تخریب ماده می‌شود.
بله، فرآیندهای بهبود یافته بازیافت باعث کاهش اثرات محیط زیستی آن شده‌اند و عملکرد بالا و دوام طولانی‌مدت پلی‌اورتان به کاهش انتشار کربن در ساختمان‌ها کمک می‌کند.
EN
