عایق پلی یورتان

عایق پلی یورتان

امروزه هزینه های بالای تولید، انتقال و توزیع انرژی در سطح مصارف خانگی و صنعتی، موجب گسترش روش ها و راهکارهای استفاده با راندمان بالا و جلوگیری از هدر رفت آن شده است. بی گمان مصارف گرمایشی و سرمایشی از انرژی یکی از بیشترین موارد کاربرد انسان از این نعمت خدادادی می باشد.

ایجاد راندمان در مصرف انرژی در حوزه مصارف گرمایشی و سرمایشی با بکاربردن انواع عایق های حرارتی و برودتی میسر گردیده است. اگر چه دستیابی به راندمان های بالا در مصرف انرژی های گرمایشی و سرمایشی در سطوح مصرف خانگی و صنعتی مقدور و به صرفه اقتصادی نیست، اما در سال های اخیر با نوآوری های صورت گرفته در تولید عایق های برودتی و حرارتی جدید، پیشرفت های قابل ملاحظه ای را در این مورد شاهد هستیم.

بی تردید امروزه عایق پلی یورتان با ضریب انتقال حرارت K-Factor= 0.014 – ۰٫۰۲۲ (W/m.K) یکی از بهترین عایق های حرارتی و برودتی مورد استفاده می باشد.

پس از تولید تجاری پلی یورتان ها در سال های ۱۹۴۰ میلادی و استفاده از پلی اترها در تولید فوم های پلی یورتان در حدود سال های ۱۹۶۰، استفاده از فوم پلی یورتان سخت (Rigid Polyurethane Foam) به عنوان عایق حرارتی و برودتی بسیار رایج و متداول گردید.

فوم پلی یورتان سخت (RPF) به دلیل ساختار کامپوزیتی پلی یورتان با سلول های هم اندازه و بسته هوا، طی محاسبات انتقال حرارت، میزان ضریب هدایت حرارتی بسیار پایینی را ایجاد می نماید. هرچه تعداد و اندازه سلول های بسته کوچک تر و یکنواخت تر باشد، راندمان عایق پلی یورتان بالاتر بوده و استفاده از آن نتایج مطلوب تری را حاصل خواهد کرد.

از سوی دیگر با توجه به دامنه رایج استفاده از عایق های حرارتی در مصارف خانگی، صنعتی و نظامی (دامنه دمایی ۳۰- تا ۱۱۰ درجه سانتیگراد)، مطالعات انجام شده نشان داده که فوم های سخت پلی یورتان به عنوان عایق حرارتی پلی یورتان نسبت به سایر عایق های حرارتی از راندمان عملکرد مطلوب تری برخوردار می باشد که این خود بزرگترین مزیت استفاده فراوان و گسترده از عایق پلی یورتان می باشد.

۳۵ میلی متر از فوم سخت پلی یورتان عملکرد عایق کاری (نارسایی حرارتی) معادل

= ۵۰ میلی متر عایق EPS

= ۵۵ میلی متر عایق پشم شیشه

= ۶۰ میلی متر عایق پشم سنگ

=۸۰ میلی متر عایق نمد

= ۱۷۵ میلی متر عایق چوب

= ۴۷۵ میلی متر عایق بتون

= ۱۰۷۵ میلی متر عایق آجر

عایق فوم

از ویژگی های کاربردی دیگر عایق پلی یورتان میزان راندمان بالای حرارتی این عایق با توجه به دانسیته پایین (سبکی) آن است. در واقع عایق پلی یورتان در عین دارا بودن راندمان بالا در عدم نارسانایی حرارتی، وزن بسیار پایینی هم نسبت به سایر عایق های حرارتی و برودتی داراست.

مطالعات نشان داده است که دانسیته مناسب برای بالاترین راندمان حرارتی عایق پلی یورتان در دامنه ۳۰ تا ۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب حاصل می شود. در نمودار زیر اثر دانسیته فوم سخت پلی یورتان بر هدایت حرارتی آن در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد نشان داده شده است. امروزه مزایای فوم سخت پلی یرتان موجب کاربردهای فراوان از آن به عنوان عایق حرارتی شده است.

مزایای فوم سخت پلی یورتان به عنوان عابق حرارتی پلی یورتان

– راندمان بالا و داشتن ضریب انتقال حرارت پایین

– دانسیته پایین عایق پلی یورتان (سبکی)

– فرآیند شکل گیری ساده فوم عایق پلی یورتان

– خاصیت چسبندگی مناسب به سطوح مختلف

– دامنه دمایی بالای کاربرد

کاربردهای فوم سخت پلی یورتان به عنوان عایق حرارتی

– تولید انواع ساندویچ پانل پلی یورتان با ضخامت های مختلف و سطوح متنوع برای ساخت سوله ها، سردخانه ها، درب ها و سایر کاربردها در صنایع مختلف

– فوم اسپری پلی یورتان برای عایق کاری سطوح مختلف

– عایق جداره لوله ها و مخازن نگهداری در صنایع تاسیساتی و نفت، گاز و پتروشیمی

– درزگیر پلی یورتان جهت کاهش هدر رفت پلی یورتان

– استفاده به عنوان عایق حرارتی در انواع کاربردهای نظامی و فضایی

– استفاده به عنوان عایق حرارتی و شناور کننده در صنایع کشتی سازی

 

انواع پلی یورتان ها

انواع پلی یورتان ها

در این فرصت به معرفی برخی از انواع پلی یورتان ها می پردازیم

فوم های پلی یورتان انعطاف پذیر (Flexible Polyurethane Foam):

این نوع از فوم های پلی یورتان برای زیرسازی انواع  مواد مصرفی و محصولات تجاری از جمله پارچه، مبلمان اداری و منازل، فضای داخلی خودرو (تریم)، لایه زیرین فرش، کفی کفش و طرح بسته بندی های خاص مورد استفاده قرار می گیرد.

فوم انعطاف پذیر می تواند با اشکال و استحکام های مختلف و در انواع سبک ، با دوام، مجهز و راحت ساخته شود.

فوم پلی یورتان انعطاف پذیر ۳۰ درصد بازار پلی یورتان آمریکای شمالی را شامل می شوند

فوم های پلی یورتان سخت (Rigid Polyurethane Foam):

فوم های پلی یورتان سخت یکی دیگر از انواع پلی یورتان های معروف می باشند که در دنیا یکی از محبوبترین، کارآمدترین انواع فوم های پلی یورتان می باشند. این نوع فوم های به منظور های مختلف از جمله انواع فوم های پلی یورتانی هستند که می توانند در صرفه جویی مقادیر بالایی از انرژی سودمند باشند. بر اساس اعلام سازمان انرژی آمریکا، حدود ۵۶ درصد از انرژی مصرف شده برای سرمایش و گرمایش منازل مسکونی در آمریکا هدر می رود که این مقدار بالای هدر رفت انرژی بسیار مهم و تاثیرگذار گردیده است.  برای نگه داشتن دمای متعادل و سطح پایینی از سر و صدا در خانه ها و املاک تجاری، سازندگان به پلی یورتان فوم های سخت پلی یورتان روی آورده اند.

این فوم ها موادی با خاصیت عایق کاری بالا می باشند که می توانند در عایق سقف و دیوار، عایق کاری پنجره ها، درب ها و عایق (درزگیر) جهت ممانعت از ورود هوا به کار می روند. همچنین فوم های پلی یورتان سخت (فوم ریجید) به عنوان عایق حرارتی در دانسیته حدود ۳۷ الی ۴۳ کیلوگرم بر متر مکعب در تولید ساندویچ پانل ها، عایق های کف، عایق جداره مخازن و عایق لوله های انتقال مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. انواع دیگری از عایق های پلی یورتان سخت که سرعت رشد بالا و سیستم شکل گیری سریعی دارند به شکل فوم اسپری در عایق کاری بناهای ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند.

از فوم های سخت پلی یورتانی در دانسیته ای دیگر (از دانسیته ۷۰ تا ۷۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب) به عنوان فوم دکوراتیو در تولید انواع قطعات گچبری شده، فوم چوب، قطعات مبلمان و دیگر کاربردهای خاص که نیاز به متریال سخت و سبک می باشد، مورد استفاده قرار می گیرد.

پوشش ها، چسب ها، درزگیرها و الاستومرها

(Coatings, Adhesives, Sealants and Elastomers)

بکار بردن پلی یورتان در تولید پوشش ها، چسب ها، درزگیر ها و الاستومترها (CASE) طیف گسترده و روبه رشد برنامه های کاربردی و سودمند را ارائه می دهد. پوشش های پلی یورتان می تواند ظاهر محصولات را بهبود بخشد و طول عمر محصولات را افزایش دهد.

چسب های پلی یورتان اتصال قوی تری را برقرار می کنند همچنین درزگیرهای پلی یورتان فشرده تر و تنگ تر می باشند. الاتستومرهای پلی یورتان می توانند به هر شکلی در آیند، سبکتر از فلزات می باشند، قابلیت بازگشت در مقابل استرس های بالا  داشته و در برابر عوامل محیطی مقاوم می باشند.

پلی یورتان ترمو پلاستیک (Thermoplastic Polyurethane)

پلی یورتان ترمو پلاستیک دارای خواص فیزیکی زیاد و کاربردهای زیادی می باشد. این ماده بسیار الاستیک، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر سایش، ضربه و آب و هوا می باشند. TPU ها می توانند رنگ آمیزی شوند و به روش های متنوعی ساخته شوند و می تواتنند دوام کلی محصول را افزایش دهند. TPU ها مانند بیشتر پلیمرها گرمانرم بوده و در شکل گرانول عرضه شده و پس از ذوب و تزریق در قالب می توان محصول لازم را از آن ها تولید کرد.

TPU یک الاستومر می باشد که کاملا ترموپلاستیک است. به علاوه این ماده می تواند در اتصال، انفصال، ضربه زدن و تجهیزات قالب های فشرده سازی استفاده شود. این ماده می تواند در شکل  ظرف خلاء یا محلول پوششی باشد و برای گستره وسیعی از متدهای ساخت مناسب می باشد. TPU می تواند تعداد قابل توجهی از ترکیبات با خصوصیات فیزیکی را فراهم کند، که به همین دلیل این ماده را به یک ماده بسیار انعطاف پذیر که می تواند در ده ها مورد مانند ساختمان، خودرو و کفش به کار رود.

قالبگیری تزریقی واکنشی (RIM)

سپر اتومبیل، قطعات الکتریکی خانه ها و کامپیوتر و تجهیزات مخابراتی بعضی از موارد ساخته شده توسط پلی یورتان با به کار گیری روش قالبگیری تزریقی واکنشی می باشد (RIM). افزودن انعطاف پذیری طراحی، بخشی از کارایی و فرآیند پلی یورتان RIM می باشد که معمولا توسط به کارگیری فرآیند قالبگیری تزریقی معمولی، مانند بخش های ضخیم و نازک دیوار، محصور کردن مواد و هسته های فومی. علاوه بر استحکام بالاتر و وزن کمتر، پلی یورتان RIM می تواند مقاومت گرمایی، عایق دمایی، ثبات ابعادی و سطح بالایی از خصوصیات دینامیکی را به نمایش می گذارد. خودروها، ساختمان، وسایل کاربردی، مبلمان و تفریح و وسایل ورزشی تعداد کمی از کاربردهای تکنولوژی RIM می باشد.

بایندر پلی یورتان

بایندرهای پلی یورتان برای چسباندن تعداد متعددی از ذرات و الیاف به یکدیگر به کار می رود. اولین جایی که به کار می رود در کارخانه ساخت پنل های چوبی، سطوح کف پوش های لاستیکی یا الاستومتری و ریخته گری با شن و ماسه در صنعت ریخته گری می باشد. حجم بالای مصرف بایندرهای پلی یورتان در کارخانه تولید تخته های چندلایه  می باشد. این پانل های چوبی در پوشش ساختاری و کفپوش، ساخت خانه، تیرچه و تیرها و پانل های فروشگاه مورد استفاده قرار می گیرند. فوم های ریباند (ضایعات اسفنج سالم هستند که در آسیاب مخصوص خرد شده و پس از اختلاط با مواد چسبنده خاصی در دستگاه تولید اسفنج ریباند کاملاً مخلوط شده و سپس درون قالب ریخته شده و بسته به دانسیته مورد نیاز تحت فشار قرار گرفته و فوم های ریباند تولید می شوند) که در زیر فرش ها بکار گرفته می شود از الیاف پلی یورتان و مواد شیمیایی برای اتصال ضایعات فوم، که معمولا فوم پلی یورتان انعطاف پذیر می باشد، برای تبدیل به کفپوش استفاده می شود.

پلی یورتان های پراکنده در آب (PUDs)

پلی یورتان پراکنده موجود در آب (PUDs) که پوشاننده و چسباننده می باشد از آب به عنوان اولین حلال استفاده می کند .با افزایش قوانین فدرال بر روی مقدار مواد عالی فرار (VOCs) و آلاینده های خطرناک هوا (HAPs) که می تواند به جو وارد شود (PUDs)  می تواند در بسیاری از فرایندهای صنعتی و تجاری استفاده شود

 البته پلی یورتان ها انواع متنوع و مختلفی دارند که در این مبحث به گزیده ای از آن ها اشاره شده است.