عایق های پلی یورتان

(Polyurethane – PUR)

استاندارد: ASTM C1029

 

عایق های پلی یورتان، که با اختصار PUR شناخته می شوند، از جمله عایق های سلولی بسته و صلب بوده و از جمله عایق های سرد محسوب می شود. پلی یورتان در اسلب های پیش ساخته موجود بوده و یا می­ توان در محل عایق کاری به صورت فله ای تزریق شده و یا اسپری شود. در صورتی که پلی اورتان اسپری شود (Spray applied Polyurethane Foam – SPF) نیاز به تجهیزات خاص بوده و حضور نیروی کارآزموده برای حصول بهترین نتیجه الزامی است. از SPF بیشتر در خطوط انتقال مایعات، تانک ها و مخازن، مراکز نگهداری سرد و سردخانه­ ها، خنک کننده ها و فریزرها استفاده می شود. یکی از کاربردهای اصلی پلی یورتان، عایق مورد استفاده در ساندویچ پنل ها است.

پلی یورتان، علاوه بر مصارف عایق کاری، مصارف متنوع و مختلف زیادی در صنعت دارد. مثلا از پلی یورتان در ساخت المان های ضدسایش (مثلا غلتک های ضدسایش)، ساپورت ها و المان هایی که تخت نیروهای فشاری هستند، قطعات پلاستیکی صلب، چرخ، و غیره استفاده می شود. پلی یورتان هایی در بخش های مختلف از آنها استفاده می شود، در چگالی و درصد ترکیب شیمیایی با هم متفاوت هستند. عایق های پلی یورتان(PUR) ، بسیار با عایق های پلی ایزوسیانورات (PIR) مشابهند و خواص و ترکیب شیمیایی تقریبا یکسانی دارند.

عایق های پلی یورتان، در شکل های پیش ساخته تخته ای، لوله ای و نیم لوله ای در بازار موجود هستند. همچنین پلی یورتان را می توان در محل تزریق یا اسپری کرد.

استاندارد ASTM C1029 تحت عنوان عایق حرارتی پلی اورتان سلولی اسپری شده، مباحث مربوط به انواع، خواص فیزیکی و کاربردهای این ماده به عنوان عایق حرارتی را در دامنه -30⁰C الی 107⁰C را پوشش می دهد.

همچنین، استاندارد فوق الزامات مقاومت حرارتی برای 1 اینچ، استحکام فشاری، قابلیت عبور بخار، مقدار جذب آب، استحکام کششی، پاسخ به فرسایش حرارتی و رطوبتی و مقدار سلول های بسته را مورد بحث قرار می دهد.

چگالی پلی یورتان بسیار متنوع است و بسته به نوع نیاز و کاربری محصول، تغییر می کند.

مشخصات پلی یورتان چگالی بالا (160kg/m³)

مشخصه فیزیکی	توضیح	واحد	استاندارد
ساختار	سلول بسته صلب	-	-
رنگ	زرد تیره – قهوه ای	-	-
بو	بی بو	-	ASTM E679
چگالی	160	[Kg/m3]	ASTM D 1622
انعطاف پذیری	صلب	-	-
استحکام فشاری	2.33×106	Pa – [N/m2]	ASTM C165 – C1621
محدوده دمای کاری	[-196] ̴ [+120]	[0C]	ASTM C1029
ضریب نفوذ رطوبت	1.8×10-4	Perm	ASTM E96
ضریب جذب رطوبت	1.3	% W/W	ASTM E96
ضریب انتقال حرارت در 240C	0.034	[W/m.0C]	ASTM C518 – ASTM C335
ضریب انتقال حرارت در 1000C	0.040	[W/m.0C]	ASTM C518 – ASTM C335
مقاومت در مقابل UV	خوب	-	ASTM D 1171
انتشار اشتعال سطحی	Class 2 – B2	-	ASTM E84 - BS 476 Part 7
مقاومت شیمیایی	خوب	-	-

مانند همه مواد طبیعی و صنعتی موجود، ضریب انتقال حرارت پلی یورتان نیز ثابت نبوده و با افزایش دما افزایش می یابد. لازم به ذکر است که چگالی تاثیر چندانی در افزایش ضریب انتقال حرارت ندارد.

کاربری عایق های پلی یورتان

-          عایق سرد، مناسب برای کانال های هوا و سیستم های خنک کننده

-          مناسب برای عایق کاری سیستم های کرایوجنیک

-          مناسب برای ساندویچ پنل ها

-          مناسب برای عایق کاری مخازن بزرگ و خطوط لوله بسیار حجیم

-          مناسب برای عایق کاری شکل های پیچیده و یا مکان هایی که دسترسی به آنها مشکل است

-          مناسب برای ساپورت های تحت فشار زیر لوله ها

-          قابلیت بازیافت عایق های پلی یورتان و استفاده مجدد از آنها در عایق کاری

مزایای عایق های پلی یورتان

-          ضریب انتقال حرارت بسیار پایین، مناسب برای عایق کاری حرارتی

-          بسیار مناسب برای مصارف صنعتی

-          مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی

-          مقاومت بالا در برابر اسیدها، حلال ها و رطوبت

-          مقاومت بالا در برابر آلودگی های میکروبی، قارچی و بیولوژیکی

-          قابلیت تغییر دانسیته از 30kg/m³ تا 700kg/m3

-          قابلیت تزریق و قالب گیری، مناسب برای عایق کاری شکل های پیچیده، حجیم یا دور از دسترس

معایب عایق های پلی یورتان

-          نیاز به ضخامت ها و قطرهای بیشتر برای عایق کاری (نسبت به عایق های سرد دیگر چون الاستومری)

-          در صورتی که نیاز به پلی یورتان تزریقی باشد، اپراتور کارآزموده و تجهیزات مخصوص الزامی است

-          اگر دمای کاری از محدوده دمای مجاز بالاتر برود، مقاومت حرارتی پلی یورتان به شدت پایین می آید

-          قابلیت شعله ور شدن دارد و در صورت آتش سوزی و شعله ور شدن، گازهای سمی تولید می کند

-          گردزا – بلوک ها و اشکال از پیش ساخته عایق های پلی یورتان، گردزا هستند و تولید غبار می کنند

تولید پلی یورتان

پلی یورتان از ترکیب شیمیایی دو کامپوننت اولیه به همراه یک عامل خارجی با دمای جوش بسیار پایین (مانند CO₂ یا پنتان) بوجود می آید. کامپوننت های اولیه در فاز مایع بوده و از مونورهایی از گروه ایزوسانات و گروه هیدروکسیل (با اتم فعال هیدروژن) یا پلی یول تشکیل شده اند. هنگامی که کاموپوننت ها با هم ترکیب می شوند، کفی را تولید می کنند که به سرعت حجیم شده و پس از مدتی سفت و صلب می گردد.

ROH + R'NCO → ROC(O)N(H)R'

دو کامپوننت اصلی مستقیما با هم واکنش شیمیایی داده و یک ماتریس پلیمری از جنس پلی یورتان تشکیل میدهند. حرارت آزاد شده از واکنش کامپوننت ها، عامل خارجی را تبخیر می کند که بخار حبس شده آن باعث می شود ماتریس پلیمری به شکل فوم درآید.

حجم فوم تولید شده و متعاقبا، چگالی فوم تولید شده، تابعی از مقدار عامل خارجی است به ترکیب اضافه می شود. ترکیب شیمیایی فوم تولیدی را نیز می توان با اضافه کردن افزودنی های دیگر تغییر داد تا به خواص مطلوب دست یافت.

پس از شکل گیری و در زمان سفت شدن، سطح فوم همچنان خاصیت چسبندگی خود را حفظ می کند. با استفاده از این خاصیت می توان پوشش های آلومینیومی یا پوشش های دیگر را به صورت دائمی به فوم چسباند. در تولید صنعتی، از کاتالیزور نیز در پروسه استفاده می شود تا واکنش را سرعت بخشد. کاتالیزورها می توانند از ترکیبات آمین یا ترکیبات فلزات آلی باشند.

در تولید صنعتی ساندویچ پنل های پلی یورتان، به صورت پیوسته کف ناشی از واکنش به روی نوارنقاله صفحات ساندویچ پنل ریخته شده و به خاطر خاصیت چسبندگی فوم گرم تازه تولید شده، صفحات کاملا به فوم پلی یورتان می چسبند. صفحات ساندویچ پنل می توانند از جنس ورق آلومینیومی، صفحات کامپوزیتی و معدنی باشند.

 

برای تولید بلوک های پلی یورتان، فوم حاصل از واکنش به درون قالب مورد نظر ریخته می شود و پس از سفت شدن، روی آن به شکل بلوک دلخواه بریده می شود.

در پلی یورتان تزریقی، کامپوننت های اولیه ماده، در دو مخزن جدا تحت دما و فشار مشخص نگهداری می شوند. هر کامپوننت از قسمت گرمادهنده مخصوص خود عبور می کند و هردو در گان به هم می رسند و شروع به واکنش می کنند. در حین واکنش، گان ترکیب شیمیایی حاصل را با فشار به درون محفظه ای که قرار است عایق شود، می پاشد.

همچنین عایق پلی یورتان را می توان در محل اسپری نمود. برای این کار، باید سطحی که پلی یورتان روی آن اسپری می شود کاملا تمیز، یکنواخت و خشک باشد. می توان پاشش را در چندین پاس انجام داد تا به ضخامت دلخواه دست یافت.

 

 (به عایق های پلی ایزوسیانورات مراجعه فرمایید)

کلمات کلیدی: پلی یورتان، پلی ایزوسیانورات، عایق حرارتی، عایق سرد، تولید پلی یورتان، کاربردهای پلی یورتان، مزایای پلی یورتان، ساختار سلولی صلب، پلی یورتان پاششی، ضریب انتقال حرارت پلی یورتان