تُستخدم أنواعٌ عديدة من مواد العزل حول العالم في تطبيقاتٍ متنوعة. وتشمل هذه المواد الرغوة (البوليسترين، والبولي يوريثان، والبولي إيزوسيانورات، والبولي إيثيلين)، والألياف (الزجاج، والصوف المعدني، والسليلوز، والسيليكا)، والمساحيق.
ملخص
تُستخدم هذه المواد في تكوينات متنوعة، منها ألواح شبه صلبة وصلبة، وكتل، ومواد منفوخة، وألواح مفرغة. ويعتمد أفضل عزل على التطبيق المُستخدم.
يُستخدم العزل لتقليل تدفق الطاقة في عدد من التطبيقات المختلفة. تشمل الاستخدامات الرئيسية البناء والأجهزة ونقل البضائع. يُقاس أداء العزل عادةً بعاملين: قيمة R والتوصيل الحراري. تُستخدم قيمة R عادةً عند مناقشة العزل المستخدم في البناء والتشييد. كلما ارتفع الرقم، كان العازل أفضل. تُستخدم قيمة التوصيل الحراري بشكل أكثر شيوعًا عند مناقشة نقل البضائع والتطبيقات العلمية، وخاصةً في المنتجات الدوائية ومنتجات علوم الحياة. التوصيل الحراري هو معدل انتقال الحرارة عبر مادة ما. كلما انخفضت قيمة التوصيل الحراري، كان العازل أفضل. في هذه الورقة البيضاء، سنتناول استخدام ألواح العزل الفراغية في نقل المنتجات الدوائية ومنتجات علوم الحياة.
عند الحاجة إلى التحكم في درجة الحرارة لفترة طويلة، يُعدّ عازل VIP عازلًا ممتازًا. هناك أربعة عوامل رئيسية تُحدد أداء عازل VIP، وهي: فعاليته كعازل، والغشاء الحاجز، ومادة اللب، والمجففات/المُستخلصات، ومستوى الفراغ.
الصورة مقدمة من أفيري دينيسون هانيتا.
مستوى الفراغ
مستوى الفراغ هو الحرف الأول من مصطلح VIP (لوحة معزولة بالفراغ). يُعرف الفراغ بأنه مساحة خالية من أي جزيئات. يمكن إثبات فعالية الفراغ في الحفاظ على درجة الحرارة من خلال حاوية الترمس التقليدية التي من شأنها أن تبقي مشروبك المفضل ساخنًا أو باردًا طوال اليوم أو الترمس الذي من شأنه أن يبقي حساءك ساخنًا أو حلوىك المفضلة باردة حتى يحين وقت تناولها. هذه النظرية نفسها هي ما يقلل من انتقال الطاقة من جانب واحد من لوحة معزولة بالفراغ إلى الجانب الآخر. هذا ما يحافظ على البرودة على جانب واحد والدفء على الجانب الآخر. أثناء عملية تصنيع VIP، يتم إخلاء المساحة بين طبقتي الفيلم الحاجز لإزالة أكبر قدر ممكن من جزيئات الهواء وبخار الماء. يتم قياس الفراغ بالنسبة للضغط الجوي. كلما زاد الفرق بين ضغط VIP الداخلي والضغط الجوي، كان أداء VIP أفضل.
فيلم الحاجز
المادة التي تفصل داخل لوحة VIP عن الغلاف الجوي الخارجي وتحافظ على الفراغ هي غشاء الحاجز. الغرض من غشاء الحاجز هو تقليل انتقال الجسيمات (الهواء وبخار الماء) بين داخل لوحة VIP وخارجها، وبالتالي الحفاظ على الفراغ. عادةً ما تُستخدم قطعتان من غشاء الحاجز وتُغلَقان معًا لتشكيل غلاف. توفر طبقة (طبقات) غشاء الحاجز حاجزًا كما ذكرنا، بالإضافة إلى طبقة مانعة للتسرب لضمان عدم حدوث تسرب بين الطبقتين الداخلية والخارجية للوحة. يحتوي غشاء الحاجز أيضًا على المادة الأساسية داخل الغلاف، ويساعد في تحديد شكل اللوحة. عادةً ما يكون غشاء الحاجز عبارة عن هيكل صفائحي متعدد الطبقات، وقد يتكون من أنواع مختلفة من المواد.
من أمثلة المواد المختلفة الشائعة الاستخدام البولي بروبيلين، والبولي إيثيلين، والنايلون، والألمنيوم، والبولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، ومزيجاتها. تُدمج هذه الطبقات لتوفير حاجز فعال يمنع انتقال الجسيمات من الخارج إلى الداخل. تُستخدم تركيبات مختلفة ومتنوعة، حسب متطلبات ورغبات المُصنِّع، بدءًا من طبقة واحدة وصولًا إلى سبع أو تسع طبقات.
من المخاوف الإضافية للمصممين "تأثير الحافة" الناتج عن نوع غشاء الحاجز المستخدم. تستخدم العديد من هياكل غشاء الحاجز الأكثر فعالية طبقات من المواد المعدنية، وهي حواجز ممتازة تمنع انتقال الجسيمات. من ناحية أخرى، تُعد هذه الطبقات المعدنية موصلات ممتازة للطاقة. يمكن لهذه الطبقات نقل الطاقة من جانب واحد، حول حافة غشاء الحاجز إلى الجانب الآخر (تأثير الحافة)، مما يُعيق تحقيق جزء كبير من وظيفة غشاء الحاجز. هناك العديد من الطرق المختلفة لتقليل أو منع حدوث "تأثير الحافة" هذا عن طريق تعديل طبقات غشاء الحاجز، وحتى استخدام أنواع مختلفة من الغشاء على كل جانب من غشاء الحاجز. توفر أفضل أغشية الحاجز حاجزًا فعالًا للفراغ، بالإضافة إلى تقليل تأثير الحافة.
المادة الأساسية
المكون الرئيسي الثالث للألواح المعزولة بالتفريغ هو مادة اللب. يجب أن تكون مادة اللب كثيفة بما يكفي للحفاظ على شكلها في الفراغ، ولكن ليس كثيفة لدرجة نقل الطاقة عبر سُمك اللوح. على مر السنين، استُخدمت العديد من المواد المختلفة في مكونات اللب في الألواح المعزولة بالتفريغ. تشمل هذه المواد الألياف الزجاجية، وألياف السيليكا، والرغوات، والصوف المعدني والزجاجي، بالإضافة إلى مساحيق السيليكا المُبخّرة أو المُولّدة للحرارة، والسيليكا الهلامية الهوائية. أفضل مواد اللب هي هياكل دقيقة المسام لا توفر مسارًا مستمرًا للطاقة للانتقال من سطح إلى آخر، بل تُعطّل تدفقها. يسمح الهيكل الدقيق المسام بإزالة جميع الجسيمات التي تنقل الطاقة أثناء عملية الإخلاء. كما توفر مادة اللب الجيدة ثباتًا أبعاديًا ثابتًا ومحكمًا، وتتحمل ضغط مستوى الفراغ في اللوح. يسمح ثبات الأبعاد بأبعاد ثابتة، ويوفر ملاءمة محكمة عند بناء الصناديق وحاويات الشحن باستخدام تقنية VIP.
المجفف و/أو المُحصل
المكون الأساسي الرابع للألواح المعزولة بالتفريغ هو مادة مجففة و/أو مادة مانعة للتسرب. الغرض من هذه المكونات هو امتصاص أي بخار ماء (مجفف) أو جسيمات غازية (مادة مانعة للتسرب) قد تكون لا تزال موجودة داخل اللوح المفرغ، بالإضافة إلى امتصاص الجسيمات التي قد تدخل اللوح المُحكم من خلال اللحامات أو بسبب نفاذية مادة الغشاء الحاجز. تُستخدم أنواع مختلفة من المواد كمجففات ومواد مانعة للتسرب، من بينها أكسيد الكالسيوم، والزيوليت، وهلام السيليكا. يمكن تصميم مواد المانعة للتسرب خصيصًا للغازات التي صُممت لامتصاصها.
الخاتمة
يمكن تصميم مواد العزل الحراري (VIP) بما يتناسب مع كل تطبيق. وقد ثبت أن الموصلية الحرارية تصل إلى 1.15 ميلي واط/متر كلفن (R >95) ممكنة مع التركيبة المناسبة من مادة ألياف الزجاج الدقيقة، ومستوى الفراغ، والمجففات/المُرَشِّحات، وبنية الغشاء الحاجز. سيساعد مراعاة طول العمر، والمتانة، ومستوى العزل، والتكلفة في تحديد نوع العزل الحراري الأنسب لكل تطبيق.
لمعرفة المزيد حول كيفية الاستفادة من عروض خدمات CSafe، قم بالتواصل.
إن ممثل المبيعات الأقرب إليك مستعد لمساعدتك على تحقيق أقصى استفادة من العلاجات المنقذة للحياة.