Polymeerien hyödyntäminen hygroskooppisissa eristeissä

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantajana toimi Geoanalyysi Oy, joka on erikoistunut materiaalitutkimuksiin ja niiden hyödyntämisiin eri sovelluksissa. Työn ohjaajana toimi Geoanalyysi Oy:n toimitusjohtaja, dosentti Pertti Nieminen. Eristemateriaalit voidaan jakaa karkeasti kahteen ryhmään: hygroskooppisiin eristeisiin ja höyrytiiviisiin eristemateriaaleihin. Höyrytiiviit eristemateriaalit voidaan jakaa puolestaan kahteen ryhmään: itsessään höyrytiiviisiin eristemateriaaleihin, kuten polyuretaanieristeet, sekä höyrynsulkumuovin vaativiin eristemateriaaleihin, kuten kivivilla. Tässä opinnäytetyössä keskitytään pääsääntöisesti hygroskooppisiin eristeisiin sekä niiden ominaisuuksiin. Hygroskooppisesta eli kansankielellä hengittävästä eristeestä puhuttaessa tarkoitetaan huokoisen eristeen kykyä sitoa ja luovuttaa kosteutta. Hygroskooppinen eriste pystyy näin ollen tasaamaan ilmankosteuden vaihteluja esimerkiksi asuintiloissa. Myös kaasut, kuten hiilidioksidi, pääsevät johtumaan hygroskooppisen eristeen lävitse diffuusiolla. Levymuodossa olevissa hygroskooppisissa eristeissä käytetään usein muovia sideaineena. Tämän jättää kertomatta moni valmistaja tuotetiedoissaan. Muovin käyttämistä eristeissä tutkittiin Tampereen teknillisen yliopiston materiaalitekniikan laitoksella pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Hygroskooppisten eristemateriaalien eriste- ja kosteuskäyttäytymisominaisuuksiin vaikuttaa materiaalien mikrorakenne. Moni hygroskooppinen luonnonmateriaali, esimerkiksi puukuitu, on hyvä vaihtoehto nykyään usein käytetyille mineraalivilloille.

This thesis was assigned by Geoanalyysi Oy. The company is specialized in material studies, aiming to develop practical applications in different fields. The thesis was mentored by docent Pertti Nieminen, the general manager of Geoanalyysi Oy. The insulation materials can be divided roughly into two groups: Hygroscopic insulators (open cell) and vapor retarder insulation materials. Furthermore, the vapor retarder insulation materials can be divided into two groups: Vapor proof insulation materials like polyurethane, and insulation materials which need a layer of vapor proof plastic like rock and glass wool. In this work, the focus was mainly on the qualities of hygroscopic insulators. Hygroscopic - commonly known also as breathable - insulators are usually referred to as insulator materials which have the ability to store and release moisture. Therefore, the hygroscopic insulators are able to compensate the changes in the air moisture for example in the house apartments. Also, the gases like carbon dioxide can penetrate hygroscopic insulations by diffusion. Plastic is commonly used as an adhesive material in the structured panels of hygroscopic insulators. However, many manufacturers do not bring this information out in their product data. The usage of plastic was confirmed by scanning electron microscope in the Department of Material Science at the Tampere University of Technology. The micro structure of the material is connected to the insulation and moisture capacities of the hygroscopic insulators. Many hygroscopic natural materials, for example wood fiber, are good alternatives for mineral wool and other commonly used insulators - especially when striving for a stable air quality without the usage of plastic layers or air conditioners.