فوم های یخچالی پلی یورتانی

یخچال فریزرها از رایج ترین لوازم خانگی در دنیا هستند. آنها حدود %6 از کل انرژی تولیدی در جهان را مصرف می کنند که این معادل %14 از کل انرژی مصرفی در لوازم خانگی است…

از اواسط سال های 1980 فوم پلی یورتان به طور گسترده ای به عنوان عایق های یخچال استفاده شده است. این امر به دلیل کاهش مصرف انرژی به کمک آنها است و پس از آن، افزایش کارایی عایق که به تولیدکنندگان امکان ساخت یخچال با دیواره های نازک را می دهد. از این رو، مشتری ها فضای داخلی بیشتری را در یک حجم ثابت در دست خواهند داشت. در واقع، یخچال ها و فریزرهای مدرن دارای بدنه ای از صفحات فلزی در بیرون و در قسمت داخلی آنها لایه ای از فوم پلی یورتانی سخت است که هم به عنوان بخشی از ساختار و هم به عنوان ماده ای عایق ایفا نقش می کند. فوم پلی یورتانی سخت دمای داخل یخچال را حفظ می کنند بنابراین مصرف انرژی را کاهش می دهند.

دلیل اصلی استفاده از پلی یورتان ها برای عایق فریزرها، هدایت حرارتی پایین آنها است. این فوم ها از نظر ساختاری محکم و پایدار هستند بنابراین، می توانند دماهای به شدت پایین را تحمل کنند. دلیل دیگر این کار مقرون به صرفه بودن آنها است. از طرف دیگر، پلی یورتان ها سبک هستند که حمل و نقل و نصب آنها را ساده می سازد و هزینه ها را کاهش می دهد. علاوه بر آن، عایق هایی هستند که اجازه عبور آب را به فریزرها نمی دهند. از این رو، دیگر نیازی به نگرانی در مورد خوردگی و زنگ زدگی پانل های فلزی زیرین نیست. فوم های پلی یورتانی در برابر تنش ها و ضربات فیزیکی نیز مقاوم هستند و در کاربردهایی که تحمل تنش و کنترل دما لازم است عملکرد خوبی دارند.

تولید یخچال با فوم عایق پلی یورتانی

الزامات اصلی برای تولید سیستم های فوم اطاقک یخچالی به شرح زیر است:

• جریان یابی خوب مواد تا به راحتی فضای داخل کابین را پر کنند.
• مواد چسبندگی خوبی به بدنه داشته باشند که بتوانند استحکام کابین را افزایش دهند.
• برای اینکه مواد عایق حرارتی خوبی باشند، باید هدایت حرارتی آنها پایین (21mW/mK – 25mW/mK) باشد.
• موادی که به عنوان عایق بکار می روند باید وزن کمی داشته باشند که این امر موجب کاهش هزینه های حمل و نقل محصول می شود.

در فرآیند تولید یخچال، فوم پلی یورتان بین صفحات فلزی تزریق می شود. در زمان تزریق این ماده به صورت مایع است که در مدت زمان کوتاهی (حدود 30 ثانیه)، تا چندین برابر حجم خود منبسط شده و فضای بین لایه داخل با بیرونی را پر می کند. همین فرآیند برای عایق سازی درب یخچال نیز استفاده می شود. خواص چسبندگی خوب پلی یورتان به ما این اطمینان را می دهد که پیوند محکمی بین لایه داخلی با بیرونی ایجاد شده است که مانع از تبادل حرارتی می شود.

به منظور کاهش نفوذ گاز از دیواره های فوم به محیط و اثرات منفی این نفوذ، از جمله جمع شدگی پلی یورتان در 23 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی %50 و تغییرات ابعادی خطی در رطوبت و دماهای بالاتر، پلی ال یا سیستم پلی ال باید حاوی بیشتر از 3 گروه های عاملی باشند. پایداری ابعادی فوم نتیجه تعادلی بین نیروهای خارجی و داخلی است. اگر میانگین نیروهای خارجی بیشتر از میانگین نیروهای داخلی باشد، فوم جمع می شود و بلعکس اگر میانگین نیروهای داخلی بیشتر از میانگین نیروهای خارجی باشد، فوم منبسط می شود.

زمانی که فوم پلی یورتان به عنوان عایق حرارتی به کار رود، خواص عایق باید ارزیابی شود. بیشترین مقادیر هدایت حرارتی که % 80-65 است شامل هدایت حرارتی گاز یا مخلوط گازی است. این ویژگی فوم پلی یورتان عایق حرارت بستگی به نوع گاز استفاده شده در تولید و میزان نفوذ آن از محصول دارد. گاز درون سلول، با گذشت مدت زمان کوتاهی با هوا جایگزین می شود، بنابراین ارزیابی تغییر این پارامتر با زمان بسیار دارای اهمیت است. به بیان دیگر، خاصیت عایق کنندگی پلی یورتان ترکیبی از ساختار سلول بسته آن و گاز محبوس شده در سلول ها است که مانع از تبادل حرارت می شوند. در شکل زیر هدایت حرارتی تعدادی عوامل فوم زا در دماهای مختلف نشان داده شده است.

بررسی عملکرد عایق حرارتی

فاکتور K بیانگر هدایت حرارتی ماده است و هر چه هدایت حرارتی ماده کمتر باشد، توانایی آن برای عایق سازی در یک ضخامت و شرایط مشخص بیشتر است. علاوه بر آن، لازم به ذکر است که این فاکتور به دمای میانگین (میانگین دمای دو طرف عایق) وابسته است و هر چه دما افزایش می یابد، این مقدار نیز بیشتر می شود. پس این مقدار در یک یا تعدادی میانگین دمایی گزارش می شود. به بیان ساده تر، گاهی به فاکتور K مقدار λ نیز گفته می شود که معیاری از سهولت عبور حرارت از داخل ماده است و نشان دهنده جریان حرارت عبوری از واحد سطح ماده که در اثر تغییرات دمایی اعمال شده به صورت عمودی بر سطح ایجاد شده است. این فاکتور همچنین به خواص فیزیکی، مقدار رطوبت داخل نمونه و فشاری که روی سطح نمونه وجود دارد نیز بستگی دارد و مستقل از ضخامت نمونه است.

طبق استاندارد ASTM C518، دستگاهی که فاکتور K یک ماده عایق را اندازه گیری می کند نمونه را بین دو صفحه قرار می دهد، یک صفحه سرد و یک صفحه گرم و میانگین دمای سطوح آن صفحات، معادل با دمای میانگین است؛ سپس به کمک رابطه زیر این فاکتور محاسبه می شود:

در رابطه فوق، q مقدار حرارت عبوری از سطح نمونه، k ضریب یا فاکتور هدایت حرارتی، A مساحت سطح نمونه، L ضخامت نمونه و ΔT اختلاف دما است.

به طور معمول کارایی (عملکرد) یک عایق به کمک سه مورد زیر بیان می شود:

مقدار λ: بیانگر توانایی عایق سازی ماده است و مقدار هدایت حرارتی را نشان می دهد پس هر چه مقدار کمتری داشته باشد، عایق سازی بهتر خواهد بود.
مقدار R : مقاومت حرارتی ماده را نشان می دهد یا بیانگر مقاومت ماده در مقابل شارش حرارت است. این عامل به ضخامت ماده استفاده شده بستگی دارد و هر چه بیشتر باشد، مقاومت حرارتی بیشتر است و از این رو بیشتر باعث صرفه جویی در انرژی می شود.
مقدار U : در واقع بیانگر مقدار حرارت عبوری یا سرعت انتقال حرارت از داخل محصول است. این عامل به ضخامت ماده نیز بستگی دارد. هر چه مقدار U کمتر باشد، عایق سازی بهتر خواهد بود.
در نهایت باید گفت که فوم پلی یورتان برای عایق سازی یخچال ها انتخابی ایده آل هستند. این مواد با کیفیت بالا در شرکت ایمن پلیمر شیمی تولید شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس حاصل فرمائید.

مقاله تهیه شده در واحد تولید محتوا شرکت ایمن پلیمر شیمی
استفاده از مقالات تنها با ذکر منبع مجاز است.