Polyuretaanieriste, jota kutsutaan usein lyhenteellä PU, toimii termosetinä sen suljetun solurakenteen vuoksi, joka pitää sisällään alhaisen lämmönjohtavuuden omaavia kaasuja, mikä vaikeuttaa lämmön siirtymistä. Tätä materiaalia saadaan jäykkinä levyinä tai spray-eristekeräyksenä, ja testit osoittavat lämmönjohtavuuden olevan noin 0,02–0,025 W/mK. Tämä tekee siitä noin kaksinkertaisesti paremman eristeen verrattuna tavalliseen lasikuituun. Yhdysvaltain energian osaston tutkijat ovat havainneet, että PU-levyt pitävät R-arvonsa melko vakiona ajan kuluessa, vaikka materiaalin sisällä olevien kaasujen asettumisen myötä voi esiintyä pientä muutosta.
Mikä tekee polyurestaan niin tehokkaan? Vastaus löytyy sen ainutlaatuisesta solurakenteesta, joka muistuttaa hunajakennoa, ja jossa noin 90–95 prosenttia pienistä soluista on itse asiassa suljettu. Näissä pienissä kaasupinnoissa työskentelee usein ympäristöystävälliset puhallusaineet, jotka luovat eristysvaikutuksen, joka estää sekä konduktiivista että konvektiivista lämmönsiirtoa. Kun valmistajat haluavat jäykkiä polyuretaanilevyjä, he sekoittavat polyoliharjoja ja isosyanaatteja. Kemiallinen reaktio luo tiheän materiaalin, joka lisäksi kestää kosteutta melko hyvin. Tärkeintä rakennussovelluksissa on, että se kestää rakenteellisia paineita, jotka voivat nousta noin 40 paunaan neliötuumaa kohti ennen kuin jännitysmerkit tulevat näkyviin.
Polyuretaani erottuu siitä, että se todella vastustaa lämmön leviämistä seinien läpi ja estää ilman vuotoa ympäriltä. Kun se asennetaan jatkuvina levyinä sen sijaan, että käytettäisiin eristevillalevyjä, joita ei asenneta tiiviisti, rakennusten energiakustannukset laskevat melko merkittävästi – noin 15–30 prosenttia useiden tutkimusten mukaan. Kolmannen osapuolen tekemät testit osoittavat, että näillä materiaaleilla on edelleen noin 94 prosenttia alkuperäisestä eristyskyvystä kahdenkymmenen vuoden jälkeen, mikä on parempaa kuin muiden eristevilla levytyyppien yleensä saavat arvot, erityisesti kun olosuhteet ovat kovia tai kosteita. Puhuttaessa kosteudesta, polyuretaanilla on tämä hieno ominaisuus, jossa vesihöyry ei pääse läpäisemään sitä helposti (alle 1 perm-luokitus). Tämä tarkoittaa, että rakenteellista vahinkoa ei juuri esiinny, koska kosteus ei pääse kertymään materiaalin sisään ajan mittaan.
Kun kyseessä on lämmön torjunta, polyuretaanilevyt erottuvat selvästi muiden markkinoilla olevien materiaalien joukosta. Lämmönjohtavuus eli k-arvo vaihtelee noin 0,022 ja 0,025 W/m·K välillä, mikä on noin 35 % parempaa kuin lasikuidulla, jonka arvo on 0,04 W/m·K, ja noin 25 % parempaa kuin polystyreenivaihtoehdoilla. Tämän mahdollistaa materiaalin suljetun solurakenteen, joka pitää sisällään inerttejä kaasuja, mikä vaikeuttaa lämmön siirtymistä. Teollisuuden testeissä, joissa on käytetty menetelmiä kuten ASTM C518, on osoitettu, että nämä ominaisuudet säilyvät monien vuosien ajan. Tämä on hyvin erilaista mineraalivillatuotteisiin nähden, joiden suorituskyky heikkenee noin 15 %, kun niitä puristetaan ajan mittaan.
Polyureaani-eristeellä on melko kova isku suorituskykymittojen osalta. Noin 6,5 R-arvo tuumaa kohti, tämä materiaali tarjoaa noin kaksinkertaisen arvon verrattuna selluloosaan ja noin puolikkaan arvon verrattuna puristusmuovattuun polystyreeniin. Teollisuustutkimusten mukaan suurin osa näytteistä säilyttää yli 98 %:n eristystehostaan jopa 15 vuoden käytön jälkeen. Se on melko vaikuttavaa verrattuna spray-eristevillaan, joiden tehokkuus laskee tyypillisesti noin 88 %:iin ajan myötä. Polyuretaania erottaa kuitenkin erityisesti sen kyky hallita lämmönsiirtymisiä, joita muut materiaalit, kuten lasikuitu ja vaahtolevyt, kärsivät. Käytännön testit osoittavat, että nämä eristekoot vähentävät energiahäviöitä liitännöissä noin 40 %, mikä tekee siitä älykkään valinnan rakennuksiin, joissa lämpötilan hallinta on tärkeää.
Polyuretaani säilyy melko stabiilina laajalla lämpötila-alueella, noin -50 astetta Celsius-astetta lähes +120 astetta. Tämä tekee siitä hyvin toimivan sekä jäähdytystilojen säilytyskäytössä että rakennusten eristämisessä kuivien aavikkoilmaston alueilla. Kun kosteus nousee korkealle (80 % ilman suhteellinen kosteus tai enemmän), polyuretaani imee noin 1 % kosteutta tai vähemmän. Tämä on itse asiassa melko hyvä ominaisuus, koska se estää homeen kasvua ja estää lämmön aiheuttaman hajoamisen, jota esiintyy esimerkiksi selluloosamateriaaleissa. Selluloosatuotteet voivat olla ongelmallisia, kun kosteus nousee noin 90 prosenttiin, menettäen lähes 20 % tehokkuudestaan. Käytännön testit kylmävarastojen eristämiseksi ovat osoittaneet, että polyuretaanieristeen käyttöönotto vähentää vuosittaista lämmitys- ja jäähdytyskulutusta noin 32 % verrattuna perinteiseen XPS-eristevaa'an, erityisesti kun lämpötila laskee alle pakkasasteen.
Polyuretaanin suljetun solurakenteen ansiosta se toimii luonnollisena kosteuden esteenä, jossa vedenabsorptio on alle 1 %, vaikka ilman kosteus olisi 90 %. Tämä estää kapillaarivaikutusta, joka johtaa homeeseen sellaisissa materiaaleissa kuin lasivilla tai mineraalivilla. Kosteutta imevien vaihtoehtojen tapauksessa polyuretaani säilyttää lämmöneristomääränsä vakiona myrskyn, kondensaation tai maan kosteuden vaikutuksesta.
Polyuretaanilevyt kestävät puristusvoimia hyvin yli 150 kPa, mikä on täysin riittävää kattojen tukemiseen, jotka joutuvat kantamaan lumikuormaa tai satunnaisen jalankulun. Materiaalilla on erityinen molekyylitasolla ristiinlinkitetty rakenne, joka jakaa paineesta aiheutuvan kuorman tasaisesti koko pinnan alueelle, joten levy ei murtumalla tai pysyvästi taivu rasituksen vaikutuksesta. Näiden ominaisuuksien ansiosta polyuretaanilevyt soveltuvat erinomaisesti ydinsäiliöksi monien teollisuusrakennusten sandwich-paneeleihin, joissa tarvitaan hyvää eristystä yhdistettynä vahvaan rakenteelliseen tukeen, jotta rakennus toimii moitteettomasti.
Kiihdytettyjen ikääntymistestejen tulokset, jotka simuloidaan 30 vuoden verran rannikon olosuhteita, osoittavat, että polyuretaani säilyttää melko hyvin kosteudenkestävyytensä, ja hajoaminen pysyy alle 5 prosentissa. Kun kyseessä ovat raskaat rannikon olosuhteet, polyuretaani on parempi kuin sekä XPS että EPS vaahtomuovit. Nämä materiaalit eivät vain kestä toistuvaa jäähtymistä ja sulamista tai suolaisen merituulen vaikutusta, joka ajan kuluessa aiheuttaa pienten halkeamien muodostumista. Lämpökuvauksessa, jossa tarkastellaan polyuretaanieristetyistä seinistä äärimmäisten lämpötilanvaihtelujen jälkeen, kun lämpötila vaihtelee miinus 30 celsiusasteesta 50 celsiusasteeseen, havaitaan jotain mielenkiintoista: kylmäsillan muodostumista ei tapahdu, vaikka lämpötilaolosuhteet vaihtelisivat vuosikymmenien ajan.
Nykyrakentamisessa polyuretaanilevyt ovat tulleet melko suosittuksi. Ne tarjoavat eristysarvon noin 6,5 tuumaa kohti, mikä on noin 30 prosenttia parempi kuin tavallisesta lasikuidusta saadaan. Mikä tekee näistä levyistä niin tehokkaita? No, niiden tiheä, suljetun solurakenteen ansiosta lämmön siirtyminen seinien ja kattojen läpi vähenee 40–50 prosenttia vanhempiin materiaaleihin verrattuna. Monet arkkitehdit pitävät näistä paneeleista erityisesti silloin, kun vanhoja rakennuksia halutaan uudistaa muuttamatta niiden alkuperäistä ulkonäköä. Levyt voidaan valmistaa melko ohuiksi, joskus vain 20 millimetrin paksuisiksi, ja ne taipuvat hyvin mukaan niille haastaviin kaareviin pintoihin, jotka usein esiintyvät historiallisissa rakennuksissa.
Kylmävarastoinnissa polyuretaanilaatat säilyttävät lämpötilan -30 °C:sta +25 °C:een vain 12–15 cm:n paksuudella. Laitoksissa on raportoitu 35 % alhaisemmat vuosittaiset energiakustannukset kompressorisyklauksen vähenemisen ansiosta. Vuoden 2023 tutkimus 50 teollisuuslaitoksella osoitti, että polyuretaanieristetyt rakenteet vähensivät kylmäainevuotoa 18 % enemmän kuin EPS-eristetyt rakenteet.
| Omaisuus | PIR (Polyisosyanaattiesite) | PUR (Polyuretaani) |
|---|---|---|
| Lämpöjohtokyky | 0.022 W/mK | 0.028 W/mK |
| Tulensuojitusominaisuudet | Luokka B1 (EN 13501-1) | Luokka E (vaatii lisäaineita) |
| Tyyppinen paksuus | 100–200 mm | 80-150mm |
| Paras valinta | Korkeiden rakennusten paloturvallisuusluokitellut seinät | Energiatehokkaat kattokorjaukset |
PIR:ää suositaan passiivitalojen suunnittelussa sen alhaisemman globaalin lämpökapasiteetin vuoksi (GWP 1 230 vs. PUR:n 1 450), kun taas PUR:ää suositellaan teollisuuden kattoihin, joissa iskunkestävyys on kriittistä. Molemmat sisältävät nyt 15–30 % kierrätysmateriaalia johtavilla EU-markkinoilla.
Polyureaani ylittää perinteisten materiaalien lämpötehokkuudessa. Sen k-arvo on 0.022 W/mK jopa 50 % alhaisempi kuin lasivillalla (0,040 W/mK), mikä mahdollistaa korkeammat R-arvot (6,5 tuumaa kohti) ohuemmilla eristeratkaisuilla. Tämä mahdollistaa eristestandardien noudattamisen samalla kun säästetään tilaa, mikä on merkittävä etu korjaus- ja kompaktirakenteissa.
Esimerkiksi:
| Materiaali | Lämpöjohtavuus (W/mK) | R-arvo tuumaa kohti |
|---|---|---|
| Polyuretaani | 0.022 | 6.5 |
| Lasipohjakerros | 0.040 | 3.7 |
| Polystyreeni | 0.035 | 4.0 |
Tutkimukset osoittavat, että polyureaanilla on 700 % parempi eristyskapasiteetti tiilen kanssa ja 30 % suurempi energiansäilytyskyky kuin spray-eristeellä kymmenen vuoden aikana.
Vaikka polyuretaanin alkuhinta on 20–40 % kalliimpi kuin lasikuidun, sen kestävyys ja tehokkuus tuovat merkittäviä säästöjä. Rakennuksissa, joissa on polyuretaanieristeet, on raportoitu 25–30 % alhaisemmat vuosittaiset lämmitys- ja jäähdytyskustannukset , ja takaisinmaksuaika on keskimäärin 5–7 vuotta. Eri eristevilla, joka hajoaa kosteudessa nopeammin, polyuretaani säilyttää toimintakykynsä yli 30 vuoden ajan, mikä vähentää tarvetta vaihtaa materiaalia.
Valmistus vaatii tietysti paljon energiaa, mutta viimeaikaiset parannukset kierrätyksessä ovat vähentäneet huomattavasti polyuretaanin ympäristövaikutuksia. Nykyiset tuotteet voivat itse asiassa sisältää jopa 90 prosenttia kierrätysmateriaalia, ja niiden suljetun solurakenteen ansiosta ilmastonmuutosta haitalliset kasvihuonekaasut eivät pääse pakenemaan. Lasikuitu taas luo noin 20 prosenttia enemmän jätemäärää kaatopaikoille, koska se ei kestä yhtä kauan ja siinä on sekoitteita, jotka eivät hajoa. Ei eristävää materiaalia ole täysin ympäristöystävällistä, mutta kun otetaan huomioon energiansäästöt pitkäaikaisesti ja valmistajien siirtyminen kierrätysprosesseihin, polyuretaani erottuu edelleen yhtenä parhaista vaihtoehdoista rakennuksille, jotka pyrkivät vähentämään hiilipäästöjä.
Polyuretaanieriste tarjoaa erinomaista lämpötehokkuutta alhaisella k-arvolla, korkealla R-arvolla tuumaa kohti, kosteudenkestävyydellä ja pitkäaikaisella kestävyydellä, mikä tekee siitä tehokkaan energiansäästöjen ja kestävän kehityksen kannalta.
Polyuretaani säilyy stabiilina -50 °C:sta +120 °C:een, jolla on alhainen kosteuden imeytymisnopeus, mikä tekee siitä sopivan eri ilmaston olosuhteisiin ja estää homeen ja materiaalin hajoamisen.
Kyllä, parantuneet kierrätysprosessit ovat vähentäneet sen ympäristöjalanjälkeä, ja polyuretaanin korkea suorituskyky ja pitkäikäisyys edistävät rakennusten alhaisempia hiilipäästöjä.
EN
