Polüuretaan (PUR) isolatsioonimaterjalina
Polüuretaan ehk PUR on isotsüanaadi ja polüooli reageerimisel tekkiv polümeer.
Polüuretaani kasutatakse paljudes erinevates toodetes ja ka omadused võivad olla vägagi erinevad -mahukaal varieerub 8-1200kg/m3, polüuretaan võib olla, kas avatud või suletud pooridega, polüuretaan võib olla kõva või pehme, elastne või hoopis rabe.
Kasutusalasidki on väga erinevaid – PUR-ist saab valmistada nii mööbli kandvaid konstruktsioone kui pehmeid istmepatju, autode sisepolsterdust, istmeid kui ka roolirattaid. Polüuretaanist valmistatakse ka värve, lakke ja montaaživahtusid.
Tööstusisolatsioonis kasutatakse polüuretaani nii kohapeal valataval kujul, kui ka valmistoodete – koorikute või plaatidena peamiselt külmade pindade isoleerimisel. Tema eeliseks võrreldes mineraalvilla või polüstüreeniga on märgatavalt parem isolatsioonivõime ja kohapeal valatava PUR puhul ka kattepleki sisepinnal moodustuv aurutõke, mis õige teostuse puhul tagab katkematu aurutõkke kogu torustiku (mahuti, seadme) ulatuses. Ka on polüuretaanisolatsioon koostöös katteplekiga väga vastupidav mehhaanilistele mõjutustele.
Tegelikult on polüuretaanil väga palju erinevaid variante e. süsteeme (süsteem on komplekt komponentidest, mille õiges vahekorras segamisel moodustub konkreetsete omadustega vaht).
On erineva mahukaaluga ja erineva paisutusgaasiga süsteeme, mis annavad erineva tulemuse:
Avatud pooridega polüuretaan – näiteks montaaživahud, samuti alla 40kg mahukaaluga vahud on isolatsiooniomadustelt lähedased polüstüreenile ja villatoodetele, sest poore täidab õhk, mis ei ole väga heade isolatsiooniomadustega.
Suletud pooridega polüuretaanvahu isolatsiooniomadused sõltuvad palju just täitegaasist, mis pooride sees on. See gaas moodustub paisutusainest, mis on madala keemistemperatuuriga vedelik näiteks R11, R141b, R134a jne. Paisutusaine mõjutab ka nakkumist pindadega – näiteks vesi, mis isotsüanaadiga reageerides moodustab CO2 , on odav süsteem, kuid alla 40°C juures halvasti nakkuv paljude materjalidega. Pealegi ei püsi CO2 kaua poorides, vaid asendub aja jooksul õhuga.
CFC-ained ehk freoonid R11 ja R12 keelati 1993. aastal.
HCFC-ainete kasutamine isolatsiooni valmistamisel, nagu R141b, keelati aastal 2000.
Hiljem on kasutusele võetud pentaan või HCF-ained 365mfc, 245 fa ja 365/227 .
Paisutusainete mõju isolatsiooniomadustele:
| 24h vana | 3 nädalat vana | |||
| Paisutusaine | Tihedus | λ10W/mK | λ10W/mK | |
| Pentaan | 35-40 | 0,020 | 0,021 | suletud pooridega |
| HFC-245fa | 45-60 | 0,020 | 0,021 | suletud pooridega |
| HFS-365mfc | 45-60 | 0,021 | 0,022 | suletud pooridega |
| CO2/vesi | 45-60 | 0,023 | 0,030 | suletud pooridega |
| CO2/vesi | 28 | 0,028 | 0,034 | osaliselt suletud pooridega |
| CO2/vesi | 14 | 0,034 | 0,037 | avatud pooridega |
| CO2/vesi | 8 | 0,041 | 0,041 | avatud pooridega |
need andmed kehtivad +10°C juures
PUR omadustele avaldab mõju ka pooride kuju – ümarad poorid annavad jäiga vahu, piklikud pehmema ja rohkem kahaneva vahu.
Tööstusisolatsioonis kasutatakse põhiliselt difenüülmetaan-4.4 -di-isotüanaati (MDI) ja polüeeterpolüoolisegu, mis annab kõva, suletud pooridega polüuretaani. Peale kahe põhikomponendi on segus veel paisutusagent, aktivaator, stabilisaator ja muud lisaained näiteks põlemist pärssivad lisandid.
Kohapeal valatud PUR kasutamisel isolatsioonina on materjali eelisteks teiste isolatsioonimaterjalide ees:
- suletud poorid, sellest tulenev hea isolatsioonivõime ja väike veeimavus
- peab hästi vastu kemikaalidele
- on kujupüsiv
- mehhaaniliselt tugev
- annab ühenduskohtadeta ühes tükis isolatsiooni
- moodustab ise kattepleki sisepinnale aurutiheda kihi, seega ei vaja eraldi aurutõkke paigaldamist.
- hea nakkuvus enamuse pindadega
- lihtne paigaldada kohapeal otse isoleeritava pinna ja kattepleki vahele valades
Tähelepanu!
PUR -i pinna peale pihustamisel jääb välispind ebatasane ja mitte nii aurutihe, kui vormi (plekkkatte sisse) valamisel ja, kui pind jääb veel katmata, hävib aurutihe kiht päikesekiirguse toimel mõne nädalaga.
Vabal paisumisel jääb mahukaal veidi väiksem, mis omakorda halvendab isolatsioonivõimet.
Koorikutes ja eelisoleeritud torudes on tehases valatud vaht kindlasti stabiilsema kvaliteediga, kui kohapeal valatud, kuid ühenduskohad on alati riskifaktoriks: näiteks eelisoleeritud torude puhul on iga keevisliite juures kaks vuuki, milles halva nakkumise korral võivad tekkida praod, kust niiskus sisse tungib, ja kinnistest pooridest enam kuidagi välja ei taha minna, külmatorude puhul moodustub sinna jää. Maa-aluste eelisoleeritud torude ümbrise ebatiheduse korral (mis võib olla tingitud näiteks pinnase vajumisest) surub sügisperioodil kerkinud pinnasevee rõhk niiskuse pooridesse ja seda ei saa sealt enam muudmoodi välja, kui uretaanisolatsiooni väljavahetamisega.
Tehases valmistatud PUR-koorikute korral on nii risti-kui pikivuugid vaja väga hoolikalt hermetiseerida. Seega mida vähem vuuke, seda kindlam. Eeltoodu kehtis muidugi vaid külmaisolatsioonide puhul, soojaisolatsiooni korral ei ole hermeetilisus nii oluline.
PUR-i saab kasutada temperatuurivahemikus -120°C – +140°C olenevalt süsteemist.
Parim isolatsioonivõime on polüuretaanil mahukaaluga 45-60kg/m3.
Sel juhul on soojusjuhtivus erinevate temperatuuride juures:
| °C | -40 | -30 | -20 | -10 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| W/mK | 0,026 | 0,025 | 0,024 | 0,022 | 0,022 | 0,023 | 0,024 | 0,025 | 0,026 | 0,027 |
Veeauru läbilaskvus µ = 120
Veeimavus vee all 1 mahu%
Absorbtsioon 100% niiskuse korral 2-5% kaalust
PUR valamisel tuleb aga meeles pidada, et tegemist on keemilise reaktsiooniga, mis kulgeb õieti vaid sobivatel tingimustel, seetõttu tuleb jälgida, et PUR valamise ajal ja ka 24h jooksul peale tööde lõpetamist ei tohi ümbritsev temperatuur olla alla +10 ºC ja õhu suhteline niiskus ei tohi ületada 90%.
PUR-töid ei tohi teostada ka vihmase ilma korral. Isoleeritav objekt peab olema kuiv.
Seega saab uretaanivalu teostada suvisel ajal kuiva ilmaga, talvel aga vaid köetavas ruumis.
Vaid sellisel juhul on kvaliteet garanteeritud.
Teistsuguste tingimuste korral tuleb kas oodata eeltoodud tingimuste saabumist või muuta isoleeritava objekti ümber valitsevat kliimat (näiteks ehitada isoleeritava objekti ümber telk ja kütta seda).
Tootjaks PURFIN
Samuti kasutatakse külmaisolatsioonina vahtkummi mille isoleerivad omadused on 30% võrra kõrgemad kui polüuretaanil kuid paigaldus aeglasem ja keerulisem. Samas on see odavam kuna ei nõua plekkipaigaldust.
Tootjateks ARMACELL, K-FLEX, NMC