Blogi-kirjoitus

Julkaistu18.05.2026

Kiertotalous- ja biomateriaalien äänenvaimennuskyky ylitti odotukset

Turun ammattikorkeakoulun akustiikkalaboratorio tutki Kira Circularis -projektissa 2024-2026 pk-yritysten kehittämiä kiertotalous- ja biopohjaisia raaka-aineita. Tutkimus käsitti yli sadan erilaisen raaka-aineen äänenabsorptiosuhteen mittauksia. Tutkimustulokset osoittivat, että kiertotalous- ja biopohjaisilla materiaaleilla voidaan päästä yhtä hyviin äänenabsorptiokykyihin mitä perinteisillä rakentamisessa käytettävillä eristetuotteilla on päästy. Tutkimustulosten pohjalta alan kaikki yritykset voivat paremmin kehittää äänenvaimennusmateriaalejaan. Tässä blogissa kerrotaan ensin huokoisten materiaalien äänenabsorptioon vaikuttavista asioista ja absorption mittaamisesta. Sen jälkeen kerrotaan projektin aikaansaannoksista.

Mitä huokoisen materiaalin äänenabsorptio tarkoittaa?

Materiaalin absorptiosuhde a kertoo sen osuuden pintaan osuneesta äänestä, joka ei heijastu takaisin ilmaan. Jos absorptiosuhde on 0.99, vain 1 % äänestä heijastuu takaisin pinnasta.

Absorptiosuhde pitää mitata. Sen voi myös yrittää määrittää laskennallisesti, mutta jos on kyseessä uusi raaka-aine, kuten tässä projektissa poikkeuksetta oli, mittaus on ainut keino selvittää absorptiosuhde.

Absorptiosuhde riippuu voimakkaasti äänen taajuudesta. Absorptiosuhteeseen vaikuttaa materiaalin paksuus ja ominaisuudet mutta myös materiaalikerroksen takana olevat materiaalikerrokset.

Äänenabsorptiossa ilmamolekyylien värähtelyenergia muuttuu materiaalin sisäiseksi lämpöenergiaksi. Tavallisilla äänillä energia on kuitenkin niin pieni, ettei parhaimmissakaan absorptiomateriaaleissa voi havaita lämpötilan kasvua äänenabsorptiossa.

Äänenabsorptio on mahdollista, jos ääni voi helposti edetä materiaalin sisään ja materiaalin sisällä on sekä ilmaa että äänen etenemistä sopivassa määrin vaikeuttavia mikroskooppisia rakenteita, kuten kuituja. Ilmamolekyylien värähtely voi tällöin vaimentua sisäisen rakenteen aiheuttaman kitkan vuoksi.

Parhaiden absorptiomateriaalien sisäinen rakenne on rikkonainen ja mikrorakenneosat ovat toisiinsa avoimesti yhteydessä niin, että ilmanvirtausvastus materiaalin läpi on pieni mutta kuitenkin vapaata ilmaa selvästi korkeampi. Tällainen toteutuu hyvin mineraalivilloissa, joiden sisäinen rakenne on kuitumainen. Kuitujen halkaisija on tyypillisesti muutamia mikrometrejä ja pituus joitakin satoja mikrometrejä. Kuidut pitää liimata toisiinsa, jotta rakenne pysyy kasassa ja siitä voidaan tehdä koossa pysyvä levy.

Missä absorptiomateriaaleja käytetään?

Materiaaleja käytetään paikoissa, joissa ihmistä pitää suojata melulta.

Näkyvin sovellusalue on akustiikkalevyt, joita asennetaan yleisimmin katto- ja seinäpintoihin ja alakattoihin. Myös riippuvia akustiikkalevyjä käytetään, jos huoneet ovat korkeita ja absorptiota halutaan huoneen alaosiin.

Ääntä absorboivat toimistosermit ovat yleistyneet merkittävästi. Niissä absorptiomateriaalia käytetään yksin tai yhdistettynä ääntä eristävään levyyn.

Äänenabsorptiosuhteita ilmoitetaan yhä useammasta sisustustuotteesta: verhot, ryijyt, pehmustetyynyt ja jopa valaisimet voidaan tehdä hyvin ääntä absorboiviksi.

Huomaamattomin sovellusalue on ääntä eristävät levyrakenteet. Absorptiomateriaaleja käytetään seinien, ovien ja välipohjien kaviteeteissa (levykerrosten välitilasta). Toinen huomaamaton sovellusalue on putkieristeet. Huokoista materiaalia käytetään useimmiten palo- tai lämmöneristyksen vuoksi mutta monissa kohteissa pääasiallinen syy on ääneneristys.

Asiantuntemusta materiaalikysymyksissä edustaa Suomessa Turun ammattikorkeakoulun akustiikkalaboratorio, jolla on yli 25 vuoden kokemus alan tutkimuksesta, tuotekehityksestä ja tuotetestauksista. Akustiikkalaboratorio tekee sekä prototyyppien tuotekehitystä yhteistyössä yritysten kanssa että akkreditoituja äänitestejä. Yhteystiedot ovat viitteessä [1].

Äänenabsorptioluokat ABCDE

Kuvassa 1 on tyypillinen huokoisen levytuotteen absorptiosuhteen testitulos. Absorptiosuhde on mitattu 50 mm paksulle akustiikkalevylle, joka on asennettu ääntä heijastavaa betonipintaa vasten. Mittaus on tehty ISO 354 mukaan [2]. Absorptiosuhde riippuu voimakkaasti äänen taajuudesta taajuuksilla 125–4000 Hz.

Markkinointi, myynti, ja suunnittelu kuitenkin haluavat, että tulos esitettäisiin mahdollisimman helppotajuisesti. Tähän tarkoitukseen on kehitetty ISO 11654 standardi [3], jolla voidaan antaa testitulokselle luokka A, B, C, D tai E. Luokka A on paras ja luokka E heikoin.

Luokka määritetään vertaamalla mittaustulosta vertailukäyriin A-E. Esimerkiksi luokan A voi saavuttaa, jos mittaustulokset jäävät luokan A vertailukäyrän arvoista yhteensä korkeintaan 0.10 verran.

Kuva 1. Erään tuotteen mitattu absorptiosuhde ja ISO 11654 absorptioluokkien A-E vertailukäyrät. Vertailukäyrän A alitusten summa on 0.15 (0.05 taajuudella 2000 Hz ja 0.10 taajuudella 4000 Hz). Tuotteen absorptioluokka on siksi B.

Paksuutta lisäämällä pientaajuinen absorptio paranee

Kaikille huokoisille materiaaleille on yhteistä se, että, että absorptiosuhde paranee, kun äänen taajuus kasvaa. Parhaastakaan raaka-aineesta valmistetulla akustiikkalevyllä ei kuitenkaan voi saavuttaa maksimiarvoa 0.99 rajataajuutta pienemmillä taajuuksilla.

Kuvassa 2 on absorptiosuhde neljästä eri paksuisesta levystä, jotka on tehty samasta materiaalista. Levyn paksuutta lisäämällä saadaan parempia tuloksia pienillä taajuuksilla, mutta rajataajuuden yläpuolella arvot pysyvät yhtä suurina. Rajataajuus pienenee, kun materiaalikerroksen paksuus kasvaa. Rajataajuuden vuoksi on hyvin yleistä, että ISO 11654 luokka A on mahdollinen vain, jos taustaa vasten asennetun materiaalikerroksen paksuus on vähintään 40 mm.

Kuva 2. Levyn paksuuden vaikutus absorptiosuhteeseen, kun levy on asennettu suoraan heijastavaa taustaa vasten. Materiaali on kaikissa tilanteissa sama. Rajataajuudet ovat noin 500 Hz (50 mm), 400 Hz (66 mm) ja 250 Hz (95 mm).

Ilmatilalla voi myös parantaa bassotaajuuksia

Levyä ei aina asenneta suoraan heijastavaa huonepintaa vasten vaan levyn ja huonepinnan väliin voidaan jättää ilmatila. Tämä on yleinen alakatoissa, jolloin ilmatilassa voidaan kuljettaa talotekniikkaa (kaapelit, ilmastointi, lämmitys, sprinklerit, viemärit, käyttövedet, jne.). Huonepinta voi myös olla epätasainen, jolloin suora kiinnitys ei ole mahdollista. Ilmatilan paksuus on yleensä 20-1000 mm.

Kuvassa 3 esitetään, miten absorptiosuhde paranee, kun ilmatilan korkeus kasvaa. Mitä suurempi korkeus on, sitä parempi absorptiosuhde saavutetaan pienillä taajuuksilla. Tämän kustannuksella absorptiosuhde keskitaajuuksilla vähän heikkenee, koska ilmatilaan muodostuu resonansseja.

Kuva 3. 50 mm paksun akustiikkalevyn absorptiosuhde neljällä eri tavalla mitattuna niin, että ilmatilan korkeutta levyn takana on vaihdeltu.

Mitä tämä projekti tavoitteli?

Ympäristöministeriön tavoitteena on tehdä kiertotaloudesta talouden uusi perusta, jossa tuotanto ja kulutus mahtuvat maapallon kantokyvyn rajoihin. Kiertotalous tarjoaa ratkaisuja hillitä ilmastonmuutosta ja pysäyttää luonnon monimuotoisuuden köyhtyminen. Kiertotaloudessa luonnonvaroja käytetään kestävämmin ja ne pysyvät kierrossa pitempään ja turvallisesti.

Ympäristöministeriössä on käynnissä työ uuden kiertotalouslain valmistelemiseksi. Tavoitteena on, että uusi laki vauhdittaa Suomen siirtymistä kohti kiertotaloutta. Laki kehittyy jätehuollon sääntelystä kohti tuotteen koko elinkaaren huomioon ottamista ja kiertotalousmarkkinan edistämistä. Tavoite korvata neitseellisiä materiaaleja yhä enemmän uusioraaka-aineilla asettaa lainsäädännölle uusia odotuksia.

Kiinteistö- ja rakentamisalalle syntyi KIRA kasvuohjelma, joka keskittyi kiertotalouden edistämiseen näillä aloilla. Kasvuohjelman parissa syntyi idea Kira Circularis -projektista [4], jolla edistettäisiin rakennusalan kiertotalouteen siirtymistä ammattikorkeakoulujen keskinäisen yhteistyön voimin.

Erilaiset äänieristeet muodostavat merkittävän osan rakennuksen tilavuudesta. Äänieristeet ovat pääosin piilossa ja niiden valmistamisessa voidaan helpommin käyttää kiertotalousmateriaaleja kuin näkyviin tai kosketeltaviin jäävissä pinnoissa. Sen vuoksi akustiikkalaboratoriota pyydettiin osallistumaan projektin suunnitteluun. Laboratorion toimeksiannoissa oli tätä ennen ollut jo nähtävissä trendi kohti kiertotalousmateriaaleja. Akustiikkalaboratorio päätti lähteä projektiin mukaan ja keskittyä luomaan yhteistyötä pk-yritysten kanssa, jotka joko kehittävät kiertotalouspohjaisia absorptiomateriaaleja tai soveltavat niitä omissa jalostetuissa tuotteissaan.

Mitä mitattiin?

Projektissa tehtiin yli 130 äänenabsorptiosuhdemittausta yhteensä kahdeksan eri yrityksen tarjoamille raaka-aineille. Mittausten tarkoitus oli tunnistaa eri kiertomateriaalien yleistä potentiaalia, osoittaa mahdolliset ympäristöystävälliset vaihtoehdot vakiintuneille rakennusmateriaaleille, sekä tunnistaa alan kehittämistarpeita ja kiertotalouden painopisteitä

Testit tehtiin impedanssiputkimenetelmällä standardin ISO 10534-2 mukaan taajuuksilla 80-3150 Hz [5]. Menetelmä antaa huonompia absorptiosuhdearvoja kuin virallinen absorptiosuhteen testistandardi ISO 354. Sen vuoksi menetelmällä saatavia testituloksia eivät yritykset yleensä käytä tuotteidensa markkinoinnissa. Menetelmä sopii nopeutensa ja edullisuutensa vuoksi kuitenkin täydellisesti eri materiaalien ja raaka-aineiden keskinäiseen vertailuun, mikä olikin projektin päätavoite.

Standardin mukaisessa mittauksessa tarvittava testinäyte oli kiekon muotoinen levy, jonka halkaisija oli 63,50 mm. Näyte asetetaan impedanssiputkeen, jossa mittaus tapahtuu kaksikanavaisen signaalianalyysin avulla. Näytteitä tarvitaan kolme kustakin materiaalista ja tuloksena ilmoitetaan näiden keskiarvo.

Loimme uuden absorptiokyvyn mittaluvun

Heti projektin alkumetreillä törmäsimme perustavanlaatuiseen, filosofiseen ongelmaan, jota emme olleet joutuneet aiemmin miettimään. Yritykset halusivat tietää, miten hyvin itse materiaali absorboi ääntä, mutta toimitettujen materiaalien paksuus vaihteli satunnaisesti. Tutkimusryhmämme kannatti kehittää jonkinlainen normalisointimenetelmä, jolla kannanotto materiaalin absorptiokyvystä voidaan esittää millä tahansa materiaalinäytteen paksuudella.

Akustiikkalaboratorion asiakkaat testauttavat usein jo myynnissä olevia tuotteita. Myytävien tuotteiden paksuus on yleensä vähintään 40 mm, jos levy asennetaan suoraan taustaa vasten (ilman ilmatilaa) ja vähintään 15 mm, jos se on tarkoitettu alaslaskettavaksi (ilmatila takana). Nämä minimipaksuudet mahdollistavat ISO 11654 absorptioluokan A, jos materiaalin äänenabsorptiokyky on hyvä. Näistä minimipaksuuksista kerrotaan asiakkaille aina etukäteen, jotta turhilta testeiltä ja pettymyksiltä vältytään.

Tässä projektissa tutkittujen materiaalinäytteiden paksuudet kuitenkin vaihtelivat 10 ja 400 mm välillä. Tutkimuksen näkökulmasta olennaisinta oli selvittää mittausten avulla, onko materiaali hyvin ääntä absorboiva vai ei.

Tähän vastaamiseksi kehitimme kokonaan uuden absorptiokyvyn mittaluvun APM (mean absorption performance), jota alan kirjallisuudessa ei ole aiemmin ollut saatavilla. APM joka kertoo prosentteina, kuinka hyvin materiaalinäyte ”Prod” suoriutuu yhtä paksuun referenssimateriaalinäytteeseen ”Ref” verrattuna. Referenssimateriaaliksi valittiin 18 kg/m³ lasivilla, joka on Suomessa erittäin yleinen väliseinien äänieriste. Sillä päästään EN 11654 mukaiseen A-luokkaan, kun sen paksuus on vähintään 40 mm ja se on asennettuna kiinni taustaan (ISO 354 mukainen asennustapa Type A).

APM määritetään taajuuksilta 200-3150 Hz määritettyjen AP arvojen perusteella. Menettely on havainnollistettu kuvassa 4. Matemaattinen kuvaus siitä, miten APM lasketaan, on tarkoitus julkaista myöhemmin.

Jos tutkittavalle materiaalille ”Prod” saatu APM arvo on 100 %, materiaali on yhtä hyvä kuin referenssimateriaali ”Ref”.

Kuvassa 5 on esitetty kaikkien tutkimiemme raaka-aineiden APM arvot huonoimmasta parhaimpaan. Yli puolet testatuista raaka-aineista olivat parempia kuin referenssimateriaaliksi valitsemamme lasivilla. Tämä tarkoittaa, että bio- ja kiertotalouspohjaisilla materiaaleilla on mahdollista päästä samaan tai jopa parempaan äänenabsorptiosuhteeseen kuin väliseinäeristeenä yleisesti käytetyllä lasivillalla.

APM-mittaluvun kehittäminen ei olisi ollut mahdollista ilman laajaa mittaussarjaa, jossa on tarjolla eri paksuisia ja erilaisia raaka-aineita ja tämän monimuotoisuuden aiheuttamia teknisiä kehityshaasteita. Kira Circularis yritykset loivat paineen kokonaan uuden mittaluvun kehittämiselle. Mittaluku korvaa tähän asti käytetyn luokitusmenettelyn [3] tuotekehitystyyppisissä äänenabsorptiomittauksissa, joissa raaka-aineen paksuus on vaihteleva.

Kuva 4. Esimerkki APM-arvon määrittämisestä. ”Prod” on mittaustulos eräälle 66 mm paksulle lasivillapohjaiselle väliseinäeristeelle. ”Ref” on 66 mm paksun referenssimateriaalin testitulos. Jokaisella taajuudella lasketaan ensin AP-arvo, joka kertoo prosentteina, miten hyvin tulos ”Prod” suhtautuu tulokseen ”Ref”. APM-arvo on keskiarvo taajuuksista 200-3150 Hz.

Kuva 5. Projektissa mitattiin yhteensä 114 bio- ja kiertotalousmateriaalia siten, että materiaali oli asennettu heijastavaa pintaa vasten. Mittaustuloksissa saadut APM-arvot on lueteltu tässä pienimmästä suurimpaan.

Yritysyhteistyön kuvaus

Yhteistyömahdollisuuksia tarjottiin yhteensä 21 sellaiselle yritykselle, joiden arvioitiin myyvän tai kehittävän kiertotalous- tai biopohjaisia raaka-aineita akustisiin tarkoituksiin. Yhteistyöyritykset toimivat hankkeessa ensisijaisesti tutkimusaineiston mahdollistajina. Heidän tarjoamansa monimuotoiset raaka-ainenäytteet olivat välttämättömiä uuden, yleispätevän APM-mittaluvun kehittämiseksi ja validoimiseksi. Yritysrekisteri luotiin projektin alussa tehdyn avoimen markkinakartoituksen avulla verkosta saatavien tietojen perusteella. Tällä tavoin oli varmaa, että tieto saavutti mahdollisimman laajan joukon potentiaalisia pk-yrityksiä. Rekisterin luontia auttoi se, että akustiikkalaboratorio on toiminut alalla yli 30 vuotta.

Lopulta raaka-aineita projektin mittauksia varten tarjosi 8 yritystä: Ewona Finland Oy (PET kierrätysmuovikuitu), Fiberwood Oy (sivuvirta puukuitu), Intermedius Oy (PET kierrätysmuovikuitu), Lumir Spray Oy (neitseellinen selluloosa), Uusioaines Oy (lasijäte), Vilikkala Tradehouse Oy (Rester Oy:n tekstiilijäte) ja Yeseco Oy (kierrätyspaperi, hamppukuitu ja PET kierrätysmuovikuitu). Lisäksi mukana oli Oy Meluton Ab, joka jatkojalostaa erilaisia materiaaleja ajoneuvoteollisuuteen. Yritysten verkkosivuilta löytyy tarkempia ja uusimpia tietoja heidän käyttämistään raaka-aineista ja niiden kierrätysasteista.

Mittausmahdollisuuksista oli kiinnostunut muutama muukin yritys, mutta projektin julkisuus ja/tai toteutusajankohta estivät yhteistyön toteutumisen. Kun projektin mittaukset saatiin valmiiksi, pidettiin yritysten kanssa palautetilaisuuksia, joissa keskustelun ytimeen nousivat materiaalien APM-arvot. APM menetelmä sai kaikilta yrityksiltä erittäin positiivista palautetta, koska se mahdollisti yrityksiä ymmärtämään testituloksien käytännön merkitystä. Tutkimus tuotti arvokasta vertailutietoa siitä, miten eri biopohjaiset raaka-aineperheet (kuten puukuidut ja tekstiilijäte) tyypillisesti käyttäytyvät akustisesti eri paksuuksilla. Tämä koottu tieto auttaa kaikkia kiertotalouden parissa toimivia yrityksiä valitsemaan oikeita raaka-aineita kehitystyönsä tueksi.

Seminaari

Akustiikkakysymyksistä järjestettiin loppuseminaari ”Vihreä meluntorjunta” [6], joka järjestettiin Turussa 20.1.2026. Puhujia oli 10 ja esittelijöitä viisi. Puhujiksi ja esittelijöiksi saatiin lähes kaikki projektin yhteistyöyritykset. Seminaarin markkinointiin saatiin merkittävää tukea Business Turku Oy:ltä, joka on viime vuosina panostanut erityisen paljon kiertotalouden edistämiseen Turun alueella. Loppuseminaarissa tuloksia jaettiin avoimesti kuulijoille.

Lisätietoa projektista

Tässä artikkelissa kuvattu osaprojekti on osa laajempaa projektia KIRA CIRCULARIS – Kiinteistö- ja rakennusalan kiertotalouden tuotteet, palvelut ja innovaatiot. Projektin rahoittaja on Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR, Hämeen ELY). Projekti on Euroopan unionin osarahoittama.

Projekti on osa EAKR Valtakunnallinen Vihreän siirtymän teemakokonaisuutta [7].

Lisätietoa projektista ja sen toteuttajista on projektin nettisivuilla [4]. Projekti päättyi 31.3.2026. Tutkimus on toteutettu tutkimusorganisaation riippumattomana tutkimuksena, jonka menetelmälliset tulokset ovat julkisia ja kaikkien vapaasti hyödynnettävissä kilpailuneutraliteetin varmistamiseksi.