فوم پلی یورتان، ماده عایق کننده لوله ها

امروزه پوشش های پلیمری راه حلی مناسب برای محافظت از لوله ها هستند. در واقع، عایق مناسب لوله های آب گرم و سرد نه تنها مانع از اتلاف حرارت می شوند، بلکه در حفظ لوله در برابر آسیب های مکانیکی نیز موثر هستند. خواص مواد عایق کننده به ساختار، مواد اولیه مصرفی و فرآیند تولید آنها بستگی دارد.

با عایق سازی لوله ها نه تنها از اتلاف حرارتی جلوگیری می شود، بلکه از چگالش سیال سرد داخل لوله در سطح یا جداره لوله جلوگیری می شود. عایق سازی از چگالش بخار آب، تشکیل قارچ و کپک بر سطح بیرونی لوله نیز ممانعت می کند. علاوه بر موارد گفته شده، در سیستم هایی که در محیط خارج از منزل بکار می روند، عایق از یخ زدگی لوله ها که منجر به گرفتگی جریان سیال می شود جلوگیری می کند.

عایق مناسب خطوط لوله های سرد و گرم نه تنها از اتلاف حرارتی جلوگیری می کند بلکه از لوله در مقابل آسیب مکانیکی نیز محافظت می کند. در مورد لوله های زمینی، با عایق سازی علاوه بر اینکه از اتلاف حرارتی کاهش می یابد، از تغییر دمای سیال داخل لوله تا زمانی که به دست مصرف کننده برسد نیز ممانعت به عمل می آورد.

 

بهترین ماده برای عایق سازی لوله ها

لوله های عایق شده با فوم در اندازه ها، طرح ها و ساختارهای متفاوتی برای حفاظت از لوله ها در دسترس هستند. مهم ترین عاملی که هنگام انتخاب فوم عایق کننده لوله باید مد نظر قرار گیرد، ماده تولیدکننده آن است. این ماده عایق کننده حرارت معمولا از موادی متخلخل از جمله پشم شیشه، لاستیک، پلی استایرن، فوم پلی یورتان یا پلی اتیلن ساخته شده است.

در بین مواد ذکر شده، پوشش های پلی یورتانی از محبوبیت گسترده ای برخوردار شده اند. توانایی عایق کنندگی یا ممانعت در مقابل انتقال حرارت با اندازه گیری R-value انجام می شود. این اندازه گیری بر پایه ضخامت و هدایت حرارتی ماده صورت می گیرد. هر چه مقدار R-value بیشتر باشد، عملکرد عایق کنندگی بهتر خواهد بود و فوم پلی یورتان در بین دیگر عایق های متداول، بیشترین R-value را دارد.

از طرفی، بسیاری از مواد عایق کننده مانند پشم شیشه و سلولز، تمایل به ریزش با گذر زمان دارند. این پدیده می تواند منجر به ایجاد پل های حرارتی در نواحی که عایق کافی وجود ندارد رخ دهد. در نتیجه اتلاف حرارتی افزایش می یابد. فوم پلی یورتان از آنجایی که فضای خالی بین عایق و زیر لایه باقی نمی گذارد و با اعمال آن بر سطح بیرونی لوله ها، یک عایق یکپارچه و بدون درزی را فراهم می آورد، از لوله ها در مقابل نفوذ هوا و آب محافظت می کند.

این ماده در محدوده گسترده ای از دما -50 تا 135 مقاوم است و ضریب انتقال حرارت پایینی دارد. این فوم عایق کننده لوله پلی یورتانی، همچنین توسط مقاومت آن نسبت به مواد شیمیایی شناخته می شود. به همین دلیل، فوم پلی یورتان به متداول ترین ماده مصرفی در عایق سازی خطوط انتقال حرارت مرکزی و خطوط لوله خانگی تبدیل شده است. فوم پلی یورتان عایق کننده لوله ماده ای سخت است و به خوبی از لوله ها در مقابل تماس مستقیم با زمین و آسیب رسیدن به آنها محافظت می کند. علاوه بر آن، از دیگر کاربرد آن می توان به حذف سروصدای ناشی از جابه جایی سیال در داخل لوله اشاره کرد. بنابراین، عایق سازی با فوم از تبادل حرارت و افزایش هزینه ها جلوگیری می کند. این امر همچنین باعث بهبود ایمنی و فراهم کردن آسایش بیشتر برای شهروندان می شود.

ضخامت عایق مورد نیاز نسبت به دیگر مواد عایق کننده در این فوم بسیار کمتر است. در مقایسه با دیگر عایق ها، عملکرد فوم پلی یورتانی سخت در طول عمر یک لوله عایق شده با آن، باعث صرفه جویی در انرژی و هزینه ها می شود. همچنین، استحکام مکانیکی عالی این فوم منجر به مصرف آن در عایق سازی لوله شده است این فوم در استانداردها و اشکال متفاوتی ساخته می شود.

استفاده از فوم پلی یورتان به عنوان لایه ای عایق به دور لوله هایی که در زیر زمین دفن می شوند علاوه بر این که باعث حفظ حرارت داخل لوله و عایق سازی می شود بلکه به طور موثری مانع از نفوذ سیالات خورنده و گازها به درون عایق می شود.

در واقع، به طور معمول لوله های عایق شده با فوم پلی یورتان پوششی دو لایه است که یک لایه آن فوم عایق کننده (فوم پلی یورتان) است که سطح لوله را پوشش می دهد و لایه بیرونی عمدتا پوسته ای از جنس پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یا فویل آلومینیوم به عنوان لایه ای محافظ است. اما در برخی کاربردها می تواند بدون آنها نیز باشد. لوله عایق شده دارای پوسته محافظ، علاوه بر اینکه کمک به حفظ خواص حرارتی لوله می کند از تجمع آب بین لوله و پوسته نیز جلوگیری می کند. در شکل زیر نمای کلی از فوم پلی یورتان عایق لوله قرار داده شده است.

شکل بالا، عایق لوله پلی یورتان با فویل آلومینیومی پوشش داده شده و شکل پایین، پوشش محافظ روی فوم HDPE است.

 

مزایا عایق های لوله پلی یورتانی

به طور کلی می توان مزیت های عایق لوله پلی یورتانی را به صورت زیر خلاصه کرد:

• نصب/اعمال آنها ساده است
• پایداری خوبی در مقابل سایش و دماهای نسبتا بالا دارند
• سبک هستند و باعث مستحکم تر شدن لوله می شوند
• پایداری ابعادی خوبی دارند و زمانی که پخت شوند، در معرض شرایط محیطی متفاوت حجم آنها دچار افزایش یا کاهش نمی شود
• از آنجایی که نسبت به جذب آب و رطوبت مقاوم هستند، امکان رشد قارچ و کپک در آنها نسبت به دیگر مواد عایق کننده وجود نخواهد داشت
• این عایق چگالی یکنواختی دارد (توزیع چگالی مناسبی دارد)
• در این فوم بیشتر از %90 سلول ها بسته هستند
• این فوم عایق حرارتی مناسبی است و همچنین استحکام فشاری بسیار عالی را دارا می باشد
• این عایق ها تا ده ها برابر فرآیند خوردگی لوله ها (لوله های فلزی) را کاهش می دهند
• مدت زمان سرویس دهی (عمر مفید) آنها بیش از 30 سال است
• پس از سخت شدن ایمن و سازگار با محیط زیست هستند

 

 

روش تولید فوم پلی یورتان عایق لوله

به طور کلی دو روش اصلی برای تولید لوله های عایق شده با پلی یورتان وجود دارد:

1. روش لوله در لوله
2. روش پاشش فوم (اسپری)

هر کدام از روش های ذکر شده مزیت ها و معایب خود را دارند که در ادامه مقاله به آنها پرداخته می شود.

• روش لوله در لوله

این روش، برای انواع لوله ها با قطرهای متنوع مناسب است و شکل گیری لایه عایق به راحتی کنترل می شود. این روش، روشی پیوسته است که پلی یورتان در قالب ریخته می شود و مواد به دور لوله جریان می یابند. پس از آن، لایه بیرونی محافظ پلی اتیلن به دور آن اعمال می شود. به منظور نصب ساده تر اتصالات لوله، عایق را در جهت طولی برش می زنند.

همچنین، می توان گفت که قطعات لوله می توانند در دو نیمه با طول مشخص تولید شوند که از فوم بلوکی پلی یورتان برش خورده باشند. در واقع، برش لوله ها با توجه به ابعاد و ضخامت عایق مورد نیاز مشتری صورت می گیرد. با استفاده از این روش، لوله های عایق شده می توانند پیش ساخته باشند که این امر یک مزیت کلیدی برای آنها محسوب می شود؛ امکان نصب سریع عایق و بازده عایق کنندگی بالا را در جایی که مقاومت دمایی بالا برای طولانی مدت مطرح است بدین طریق فراهم می شود. در این روش، چگالی عایق در طول لوله ثابت است اما نسبت به روش اسپری فرآیندی زمان بر است همچنین، برای اعمال عایق نیاز به چسب مخصوص می باشد.

 

• روش پاشش فوم (اسپری)

در روش پاشش (اسپری) فوم، با استفاده از وسایل اعمال فوم به صورت پاششی، فوم پلی یورتان به طور مستقیم بر سطح لوله فلزی اعمال می شود. با این وجود، در این فرآیند چگالی فوم غیریکنواخت و ایجاد لایه بیرونی محافظ با قطر بیشتر، دشوار خواهد بود. علاوه بر آن، از آنجایی که روش اعمال فوم به صورت پاششی است، ممکن است هوا بین لوله و عایق محبوس بماند و به دلیل این فضای خالی، به سادگی امکان از بین رفتن عایق و روکش دهی که ایجاد کرده وجود دارد. در این روش عموما از روکش محافظ استفاده نمی شود.

در نهایت، می توان گفت که فوم های پلی یورتانی برای کاربرد عایق لوله به صورت اسپری و مواد پیش ساخته (قالب گیری شده) در دسترس هستند. این فوم ها مزیت های بسیاری که دارند در کاربردهای که عایق خطوط لوله در معرض دماهای بالا قرار نگیرد، پلی یورتان گزینه قابل قبولی است. اما در دماهای بالا فوم های ایزوسیانوراتی به عنوان ماده عایق کننده استفاده می شود. فوم پلی یورتانی و فوم پلی ایزوسیانوراتی با وجود اینکه از نظر ترکیب شیمیایی مشابه با یکدیگرند اما کارایی های متفاوتی دارند.