पॉलीयूरेथेन इन्सुलेशन, जिसे अक्सर पीयू कहा जाता है, अपनी बंद कोशिका संरचना के कारण एक थर्मोसेट के रूप में काम करता है, जो वास्तव में उन कम चालकता वाली गैसों को अंदर फंसा लेती है, जिससे ऊष्मा स्थानांतरण बहुत मुश्किल हो जाता है। हम इस सामग्री को कठोर पैनलों के रूप में या स्प्रे फोम एप्लिकेशन के रूप में प्राप्त कर सकते हैं, और परीक्षणों में तापीय चालकता लगभग 0.02 से 0.025 डब्ल्यू प्रति mK दर्ज की गई है। यह नियमित फाइबरग्लास सामग्री की तुलना में लगभग दोगुना अच्छा इन्सुलेशन प्रदान करता है। यू.एस. डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी के लोगों ने पाया है कि ये पीयू पैनल समय के साथ अपने आर-मानों को काफी स्थिर रखते हैं, हालांकि जब फंसी हुई गैसें अंततः सामग्री के भीतर अपनी जगह ले लेती हैं, तो उनमें कुछ मामूली परिवर्तन हो सकते हैं।
पॉलीयूरिथेन इतना प्रभावी क्यों है? इसकी विशिष्ट कोशिकीय संरचना की ओर देखें, जो मधुमक्खी के छत्ते के समान पैटर्न के समान होती है, जिसमें लगभग 90 से 95 प्रतिशत छोटी छोटी कोशिकाएं वास्तव में सील की हुई होती हैं। इन छोटे गैस वाले खानों के अंदर हम अक्सर पर्यावरण के अनुकूल ब्लोइंग एजेंट्स को कार्यरत पाते हैं, जो एक ऊष्मारोधी प्रभाव उत्पन्न करते हैं, जो चालक और संवहनी दोनों प्रकार के ऊष्मा स्थानांतरण को रोकता है। जब निर्माता कठोर पॉलीयूरिथेन पैनल चाहते हैं, तो वे पॉलिओल रेजिन्स और आइसोसाइनेट्स को एक साथ मिलाते हैं। रासायनिक अभिक्रिया इस घने पदार्थ को जन्म देती है, जो नमी के प्रति भी काफी हद तक प्रतिरोधी होता है। निर्माण अनुप्रयोगों के लिए सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह संरचनात्मक दबाव को लगभग 40 पाउंड प्रति वर्ग इंच तक सहन कर सकता है, उससे पहले कि तनाव के कोई लक्षण दिखाई दें।
पॉलीयूरेथेन इसलिए खड़ा होता है क्योंकि यह दीवारों के माध्यम से गर्मी के संचरण का वास्तव में मुकाबला करता है और रिसाव के आसपास हवा को रोकता है। जब उन पट्टिकाओं के बजाय निरंतर पैनलों के रूप में स्थापित किया जाता है जो उनके बीच जगह छोड़ देते हैं, तो इमारतें वास्तव में ऊर्जा लागतों पर काफी बचत करती हैं - विभिन्न अध्ययनों के अनुसार कहीं-15 से 30 प्रतिशत तक। तीसरे पक्ष द्वारा किए गए परीक्षण यह इंगित करते हैं कि दो दशकों के बाद भी ये सामग्री अपनी मूल इन्सुलेटिंग शक्ति का लगभग 94% हिस्सा बरकरार रखती हैं, जो विशेष रूप से तब होती है जब स्थितियां कठोर या नम हो जाती हैं, जो हम आमतौर पर अन्य प्रकार के फोम बोर्ड से देखते हैं। और नमी की बात कर रहे हैं, पॉलीयूरेथेन में यह महान गुण होता है कि जल वाष्प आसानी से इसके माध्यम से नहीं गुजर सकता (1 पर्म रेटिंग से कम)। इसका मतलब है कि समय के साथ सामग्री के अंदर नमी के कारण संरचनात्मक क्षति होने की बहुत कम संभावना है।
गर्मी को बाहर रखने की बात आती है, तो बाजार में उपलब्ध अन्य सामग्रियों की तुलना में पॉलीयूरिथेन प्लेट्स सचमुच अलग दिखती हैं। थर्मल कंडक्टिविटी या k-मान लगभग 0.022 से 0.025 W/मी·K के बीच होता है, जो 0.04 W/मी·K के फाइबरग्लास की तुलना में लगभग 35% बेहतर है और पॉलीस्टाइरीन विकल्पों की तुलना में लगभग 25% श्रेष्ठ है। यह संभव क्या बनाता है? खैर, इस सामग्री में एक बंद कोशिका संरचना होती है जो वास्तव में निष्क्रिय गैसों को बंद कर देती है, जिससे गर्मी को पारित करना बहुत मुश्किल हो जाता है। ASTM C518 जैसे तरीकों का उपयोग करके उद्योग परीक्षणों ने दिखाया है कि कई वर्षों में भी ये गुण बने रहते हैं। यह खनिज ऊन उत्पादों की तुलना में काफी अलग है, जहां समय के साथ संकुचित होने पर प्रदर्शन में लगभग 15% की गिरावट आती है।
पॉलीयूरिथेन इन्सुलेशन प्रदर्शन मापदंडों के मामले में काफी मजबूत है। प्रति इंच लगभग 6.5 आर-मान के साथ, यह सामग्री सेलूलोज़ से लगभग दोगुना और एक्सट्रूडेड पॉलीस्टाइरीन की तुलना में लगभग डेढ़ गुना इन्सुलेशन प्रदान करती है। उद्योग अनुसंधान के अनुसार, अधिकांश नमूने अपने मूल इन्सुलेशन क्षमता का लगभग 98% हिस्सा 15 साल बाद भी बरकरार रखते हैं। यह स्प्रे फोम की तुलना में काफी बेहतर है, जो समय के साथ लगभग 88% प्रभावकारिता तक गिर जाता है। लेकिन जो चीज़ पॉलीयूरिथेन को अन्य सामग्रियों से अलग करती है, वह यह है कि यह फाइबरग्लास और फोम बोर्ड जैसी अन्य सामग्रियों को परेशान करने वाले ऊष्मा रिसाव को कितनी अच्छी तरह से संभालती है। वास्तविक दुनिया के परीक्षणों से पता चलता है कि ये स्थापन ऐसे बिंदुओं पर ऊर्जा क्षति को लगभग 40% तक कम कर देते हैं, जिससे वे उन इमारतों के लिए एक स्मार्ट विकल्प बन जाते हैं जहां तापमान नियंत्रण सबसे महत्वपूर्ण होता है।
पॉलीयूरिथेन बहुत कम तापमान (-50 डिग्री सेल्सियस) से लेकर अधिक तापमान (+120 डिग्री सेल्सियस) तक स्थिर बना रहता है। यह इसे ठंडे गोदामों में वस्तुओं के भंडारण और गर्म मरुस्थलीय जलवायु में इमारतों के ऊष्मा रोधन के लिए उपयुक्त बनाता है। जब नमी का स्तर अधिक होता है (80% सापेक्षिक नमी या उससे अधिक), तो पॉलीयूरिथेन केवल लगभग 1% या उससे कम नमी को अवशोषित करता है। यह वास्तव में काफी अच्छा है क्योंकि यह फफूंद के उगने को रोकता है और सेलुलोज़ जैसी सामग्रियों में ऊष्मा से होने वाले क्षति को रोकता है। सेलुलोज़ उत्पाद तब वास्तविक कठिनाई में आ सकते हैं जब नमी लगभग 90% तक पहुंच जाती है, अपनी प्रभावकारिता का लगभग 20% खो देते हैं। ठंडे भंडारण सुविधाओं में वास्तविक दुनिया के परीक्षणों में पाया गया है कि पारंपरिक एक्सपीएस फोम की तुलना में पॉलीयूरिथेन ऊष्मा रोधन में स्विच करने से शून्य डिग्री सेल्सियस से नीचे तापमान में विशेष रूप से वार्षिक हीटिंग और शीतलन खर्च में लगभग 32% की कमी आती है।
पॉलीयूरिथेन की बंद कोशिका संरचना प्राकृतिक रूप से नमी रोधक के रूप में कार्य करती है, जिसमें 90% आर्द्रता पर भी 1% से कम जल अवशोषण होता है। यह फाइबरग्लास या खनिज ऊन जैसी सामग्रियों में कैपिलरी क्रिया के कारण होने वाले फफूंद को रोकती है। अवशोषित करने वाले विकल्पों के विपरीत, पॉलीयूरिथेन बारिश, संकुचन या भूमि की नमी के संपर्क में आने पर भी तापीय प्रदर्शन में स्थिरता बनाए रखता है।
पॉलीयूरिथेन प्लेट्स संपीड़न बलों का सामना 150 केपीए से भी अधिक कर सकती हैं, जो उन छतों के लिए पर्याप्त से अधिक मजबूती प्रदान करता है जिन्हें हिम जमाव या कभी-कभी पैदल यातायात का सामना करना पड़ता है। सामग्री में आणविक स्तर पर एक विशेष क्रॉस लिंक्ड संरचना होती है जो सतह पर दबाव को समान रूप से फैला देती है, ताकि यह तनाव के तहत दरार न जाए या स्थायी रूप से विकृत न हो जाए। इन विशेषताओं के कारण, ये उन सैंडविच पैनलों के अंदर कोर सामग्री के रूप में बहुत अच्छा काम करती हैं जिनका उपयोग कई औद्योगिक इमारतों में अच्छे इन्सुलेशन के साथ-साथ ठोस संरचनात्मक समर्थन की आवश्यकता होती है, जो उचित कार्यक्षमता के लिए पूर्ण रूप से आवश्यक है।
त्वरित एजिंग प्रक्रिया के अनुकरण करने वाले परीक्षण, जो तटीय परिस्थितियों में लगभग 30 वर्षों के समकक्ष होते हैं, यह दर्शाते हैं कि पॉलीयूरिथेन अपनी नमी प्रतिरोध क्षमता को काफी हद तक बनाए रखता है, जिसमें क्षरण 5% से कम रहता है। तटीय परिस्थितियों के कठोर तत्वों को संभालने के मामले में, पॉलीयूरिथेन XPS और EPS दोनों फोम को बुरी तरह पछाड़ देता है। ये सामग्री दोहराए गए जमाव और थवा या समुद्री जल के छिड़काव के सामने खड़े रहने में उतनी अच्छी प्रतिरोध क्षमता नहीं रखते, जिसके परिणामस्वरूप समय के साथ सूक्ष्म दरारें बन जाती हैं। शीत ब्रिजिंग के बारे में दिलचस्प बात यह है कि -30 डिग्री सेल्सियस से लेकर 50 डिग्री तक के तापमान परिवर्तन के बाद पॉलीयूरिथेन से इन्सुलेट की गई दीवारों की थर्मल इमेज में वास्तव में कोई शीत ब्रिजिंग नहीं हो रही है, इसके बावजूद कि ये तापमान परिवर्तन दशकों से हो रहे हैं।
आज के निर्माण क्षेत्र में, पॉलीयूरिथेन प्लेटें काफी लोकप्रिय हो गई हैं। ये प्रति इंच लगभग 6.5 के इन्सुलेशन मान प्रदान करती हैं, जो सामान्य फाइबरग्लास से प्राप्त मान से लगभग 30 प्रतिशत बेहतर है। इन बोर्डों की प्रभावशीलता का क्या कारण है? इनकी कसी हुई, क्लोज्ड सेल डिज़ाइन वास्तव में दीवारों और छतों के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरण को 40 से 50 प्रतिशत तक कम कर देती है, जब पुरानी सामग्री के साथ तुलना की जाती है। कई वास्तुकार पुरानी इमारतों को अपडेट करते समय बिना उनकी मूल रचना बदले इन पैनलों के साथ काम करना पसंद करते हैं। ये बोर्ड काफी पतले बनाए जा सकते हैं, कभी-कभी सिर्फ 20 मिलीमीटर मोटाई के, और वक्र सतहों पर अच्छी तरह से ढल सकते हैं जो अक्सर ऐतिहासिक संरचनाओं में दिखाई देती हैं।
शीत भंडारण में, पॉलीयूरिथेन प्लेटें केवल 12-15 सेमी मोटाई के साथ -30°C से +25°C तक के तापमान को बनाए रखती हैं। सुविधाओं में कंप्रेसर चक्र कम होने के कारण 35% कम वार्षिक ऊर्जा लागत की सूचना मिली है। 50 औद्योगिक संयंत्रों के 2023 के अध्ययन में पाया गया कि पॉलीयूरिथेन इन्सुलेटेड संरचनाओं से EPS इन्सुलेटेड संरचनाओं की तुलना में शीतलक रिसाव 18% कम हुआ।
| संपत्ति | PIR (पॉलीइसोसाइन्यूरेट) | PUR (पॉलीयूरिथेन) |
|---|---|---|
| तापीय चालकता | 0.022 वाट/मीटरK | 0.028 वाट/मीटरK |
| आग से प्रदर्शन | वर्ग B1 (EN 13501-1) | वर्ग E (एडिटिव्स की आवश्यकता होती है) |
| प्रतिनिधित्वपूर्ण मोटाई | 100-200मिमी | 80-150mm |
| के लिए सबसे अच्छा | उच्च भवनों में अग्नि प्रतिरोधी दीवारें | ऊर्जा कुशल छत पुनर्निर्माण |
पैसिव घर के डिज़ाइन में PIR को वरीयता दी जाती है क्योंकि इसकी वैश्विक ऊष्मन क्षमता कम होती है (GWP 1,230 vs. PURs 1,450), जबकि उद्योगिक छतों के लिए PUR को प्राथमिकता दी जाती है जहां संघात प्रतिरोध महत्वपूर्ण होता है। अग्रणी यूरोपीय बाजारों में अब दोनों में 15-30% रीसाइकल सामग्री शामिल है।
पॉलीयूरेथेन थर्मल दक्षता में पारंपरिक सामग्री से बेहतर है। k-मान के साथ 0.022 वाट/मीटरK फाइबरग्लास (0.040 W/mK) की तुलना में 50% कम तक यह पतली स्थापना के साथ उच्च R-मान (6.5 प्रति इंच) प्राप्त करता है। इससे मानकों के अनुपालन में जगह बचाने में सहायता मिलती है, जो पुराने डिज़ाइनों और संकुचित डिज़ाइनों में एक प्रमुख लाभ है।
उदाहरण के लिए:
| सामग्री | थर्मल कंडक्टिविटी (W/mK) | प्रति इंच आर-मान |
|---|---|---|
| पॉलीयूरेथेन | 0.022 | 6.5 |
| फाइबरग्लास | 0.040 | 3.7 |
| पॉलीस्टाइरीन फोम | 0.035 | 4.0 |
अध्ययनों में पॉलीयूरेथेन की ईंट की तुलना में 700% बेहतर इन्सुलेशन क्षमता और दस वर्षों में स्प्रे फोम की तुलना में 30% अधिक ऊर्जा संरक्षण दर्शाया गया है।
हालांकि पॉलीयूरेथेन की शुरुआती लागत फाइबरग्लास से 20-40% अधिक होती है, लेकिन इसकी टिकाऊपन और दक्षता काफी बचत प्रदान करती है। पॉलीयूरेथेन इन्सुलेशन वाली इमारतों में 25-30% कम वार्षिक हीटिंग और कूलिंग लागत की रिपोर्ट है, जिसमें औसतन 5-7 वर्षों की वापसी अवधि होती है। फोम बोर्ड के विपरीत, जो नमी में तेजी से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, पॉलीयूरेथेन 30 वर्षों से अधिक समय तक प्रदर्शन बनाए रखता है, जिससे प्रतिस्थापन की आवश्यकता न्यूनतम हो जाती है।
निश्चित रूप से उत्पादन में बहुत अधिक ऊर्जा लगती है, लेकिन नवीनतम सुधारों के माध्यम से पुनर्चक्रण में पॉलीयूरिथेन के पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रभाव को काफी हद तक कम किया गया है। आज के उत्पादों में वास्तव में नब्बे प्रतिशत तक पुनर्योजित सामग्री हो सकती है, इसके अलावा इसकी बंद कोशिका डिज़ाइन उन छिपकली वाली ग्रीनहाउस गैसों को बाहर निकलने से रोकती है। वहीं, फाइबरग्लास लैंडफिल में लगभग बीस प्रतिशत अधिक कचरा उत्पन्न करता है क्योंकि यह ज्यादा समय तक नहीं टिकता और इसमें ऐसे बाइंडर होते हैं जो टूटते नहीं हैं। कोई भी इन्सुलेशन सामग्री पूरी तरह से हरी नहीं होती है, यह स्पष्ट है, लेकिन जब हम समय के साथ ऊर्जा बचत पर नज़र डालते हैं और निर्माताओं द्वारा परिपत्र प्रक्रियाओं की ओर बढ़ने पर भी, इमारतों के लिए अभी तक उपलब्ध बेहतर विकल्पों में से एक के रूप में पॉलीयूरिथेन अभी भी उभर कर सामने आता है, जो कार्बन उत्सर्जन को कम करने का लक्ष्य रखती हैं।
पॉलीयूरेथेन इन्सुलेशन निम्न k-मान, प्रति इंच उच्च R-मान, नमी प्रतिरोध, और लंबे समय तक चलने योग्यता के साथ उत्कृष्ट ऊष्मीय दक्षता प्रदान करता है, जो ऊर्जा बचत और स्थायित्व के लिए प्रभावी है।
पॉलीयूरेथेन -50°C से +120°C तक स्थिर रहता है, जिसमें नमी अवशोषण कम होता है, जो विविध जलवायु के लिए उपयुक्त है और फफूंद और सामग्री के क्षरण को रोकता है।
हां, सुधारित पुनर्चक्रण प्रक्रियाओं ने इसके पर्यावरण पैर के निशान को कम कर दिया है, और पॉलीयूरेथेन की उच्च प्रदर्शन और लंबे समय तक चलने योग्यता इमारतों में कम कार्बन उत्सर्जन में योगदान देती है।
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