مقاله کامل عایق الاستومری
مقاله کامل عایق الاستومری
مقاله کامل عایق الاستومری
عایق الاستومری نوعی مادهی عایق حرارتی از جنس فوم لاستیکی سلولبسته (Closed-Cell Rubber Foam) است که از لاستیک مصنوعی تولید میشود. ساختار سلولبستهی این فوم به معنی وجود میلیونها سلول ریز پر از هوا و کاملاً بسته است که مانع عبور رطوبت و هوا میشوند. به همین دلیل، عایقهای الاستومری مقاومت بسیار بالایی در برابر نفوذ آب و بخار دارند و نیازی به پوشش مانع رطوبت جداگانه (Vapor Barrier) ندارند.
این ویژگی موجب شده است که در صنایع تهویه مطبوع، تبرید و تأسیسات به گزینهای محبوب تبدیل شوند، زیرا از تعریق سطحی و تشکیل کپک بر روی لولههای سرد جلوگیری میکنند.
از لحاظ تاریخی، ظهور عایقهای الاستومری در دهههای میانی قرن بیستم تحولی در صنعت عایق ایجاد کرد و جایگزین مواد سنتی مانند چوبپنبه گردید.
این عایقها به صورت لولهای (برای عایقکردن لولهها)، رولی یا ورقهای (برای عایقکردن سطوح بزرگ) و حتی پنلهای شانه تخممرغی شکل (جهت جذب صوت) به بازار عرضه میشوند.
انعطافپذیری بالای لاستیک در ساختار این فومها باعث میشود نصب آنها آسان بوده و روی سطوح و لولهها به خوبی شکل بگیرند بدون اینکه شکاف یا فضای خالی باقی بماند. این نصب آسان و چسبندگی مناسب از اتلاف انرژی جلوگیری کرده و کارایی عایقکاری را در بلندمدت تضمین میکند.
نقش عایقهای الاستومری در صنعت: به طور کلی، این عایقها برای کنترل تلفات حرارت و برودت در سیستمهای مکانیکی به کار میروند. کاربرد گستردهی آنها در عایقکاری لولههای آب سرد و گرم، خطوط مبرد در چیلرها و یخچالها، کانالهای تهویه مطبوع و سیستمهای سرمایشی/گرمایشی است.
علاوه بر عایق حرارتی، به دلیل ماهیت الاستیکی و ساختار سلولبسته، تا حدودی قابلیت کاهش انتقال صدا و لرزش را نیز دارند.
این ویژگی در عایق کردن لرزش لولهها و جلوگیری از انتقال صدای تجهیزات مکانیکی به سازه موثر است. همچنین عایق الاستومری برخلاف عایقهایی مانند پشم شیشه، فاقد الیاف ریز و غبار است؛ در نتیجه در کیفیت هوای محیطهای داخلی تاثیری منفی ندارد و باعث حساسیت تنفسی یا رشد قارچ و باکتری نمیشود.
مراحل تولید عایق الاستومری
فرآیند تولید عایقهای الاستومری شامل ترکیب مواد اولیه در شرایط کنترلشده و انجام عملیات فیزیکی و شیمیایی برای ایجاد ساختار سلولبسته در فوم است. به طور خلاصه، مراحل تولید عبارتاند از:
اختلاط مواد اولیه: در یک مخلوطکن بزرگ، مواد پایه شامل لاستیک مصنوعی (معمولاً لاستیک NBR یا EPDM) همراه با پودر PVC، عوامل پفزا (مواد شیمیایی تولید کننده گاز) و سایر افزودنیهای لازم (مانند تأخیراندازهای شعله، رنگدانه و ضد UV) به صورت یکدست مخلوط میشوند. حاصل این مرحله ترکیبی خمیری شکل از مواد پلیمری است.
اکستروژن (شکلدهی): مادهی خمیری تحت فشار از اکسترودر عبور داده شده و به شکل لوله توخالی یا ورق تخت در میآید. قالب اکستروژن تعیینکننده شکل اولیه محصول (مثلاً قطر لوله یا عرض ورق) است.
گرمادهی و پفدهی: پروفیل خروجی (لوله یا ورق خام) وارد کورهی گرمادهی میشود. در دمای معین، عامل پفزا واکنش نشان داده و از حالت جامد به گاز تبدیل میشود. گاز حاصل درون بافت لاستیکی، هزاران حفرهی ریز ایجاد میکند که به سرعت منبسط شده و ساختار فوم سلولبسته را شکل میدهند. همزمان با پف کردن ماده، سیستم ولکانش (گوگردزنی) نیز ساختار لاستیکی را شبکهای کرده و استحکام مکانیکی به آن میبخشد.
سرد کردن کنترلشده: پس از شکلگیری فوم، پروفیل اسفنجی به دقت سرد میشود تا گازهای حبسشده در سلولها منقبض نشوند و ساختار سلولبسته پایدار بماند. سرد کردن تدریجی باعث میشود سلولهای فوم سالم و بسته باقی بمانند و عایق دچار ترک و فروپاشی نشود.
برش و بستهبندی: در انتها، عایق تولیدشده با ضخامت و ابعاد مورد نیاز برش میخورد (مثلاً شاخههای لولهای 2 متری، یا رولهای ورقی با عرض 1 متر) و برای حمل و نقل بستهبندی میشود
این فرآیند تولید کاملاً عاری از CFC و HCFC (گازهای مخرب لایه اوزون) است و به روش فیزیکی (تولید گاز از ماده پفزا) انجام میشود که دوستدار محیطزیست محسوب میگردد.
نتیجه نهایی، فوم لاستیکی یکنواختی است که سطح آن صاف و ساختار درونی آن سلولبسته میباشد. این ساختار بسته است که خواص عایق الاستومری (مانند مقاومت در برابر رطوبت و ضریب انتقال حرارت پایین) را به ارمغان میآورد.
مواد اولیه و خواص عایقهای NBR و EPDM
عایقهای الاستومری عمدتاً بر پایه دو نوع لاستیک مصنوعی تولید میشوند: لاستیک NBR و لاستیک EPDM. هر دو این مواد پلیمری، پایه لاستیکی دارند اما ترکیب شیمیایی و در نتیجه ویژگیهای فیزیکی متفاوتی را ارائه میدهند. در این بخش به بررسی علمی و فنی این دو ماده، تفاوتها و ویژگیهای کلیدی هر یک میپردازیم:
- لاستیک NBR (نیتریل بوتادین رابر): NBR کوپلیمری از اکریلنیتریل و بوتادین است. این ماده به داشتن مقاومت عالی در برابر روغنها و سوختهای نفتی مشهور است
، از این رو در صنایع خودرویی (مانند شلنگهای بنزین) کاربرد گستردهای دارد. در عایقهای الاستومری، NBR معمولاً به صورت ترکیب شده با PVC به کار میرود (NBR/PVC) تا خواص بهینهای حاصل شود. عایقهای بر پایه NBR/PVC رنگ مشکی رایج دارند و از دهه 1950 رایجترین نوع عایق الاستومری بودهاند. این عایقها به طور کلی دارای انعطافپذیری خوب، مقاومت حرارتی مناسب و مقاومت بسیار خوب در برابر نفوذ رطوبت هستند. ساختار قطبی NBR/PVC سبب میشود که تا حدی جذب رطوبت (هیدروسکوپی) داشته باشد ؛ البته میزان نفوذ رطوبت آن به قدری پایین است (µ≈~>7000) که در کاربرد عملی، مقاومت عالی در برابر آب و بخار از خود نشان میدهد.یکی از نقاط قوت NBR، مقاومت در برابر روغن و گریس است؛ بنابراین اگر عایق در مجاورت روغنهای صنعتی یا محیطهای نفتی باشد، عایق NBR دوام بهتری نسبت به EPDM خواهد داشت.
- لاستیک EPDM (اتیلن پروپیلن داین مونومر): EPDM نوعی لاستیک سهتایی (ترپلیمر) ساختهشده از اتیلن، پروپیلن و مقدار کمی مونومر داین غیراشباع است. ساختار اشباع این پلیمر باعث شده مقاومت بینظیری در برابر نور فرابنفش (UV)، اوزون و شرایط جوی داشته باشد. به عبارتی EPDM در برابر هوای آزاد و تابش خورشید پیرشوندگی بسیار کندی دارد و ترک نمیخورد؛ لذا در صنعت خودرو برای قطعاتی که در معرض هوای آزادند (مانند واشرها، تسمهها و تیغه برفپاککن) از EPDM استفاده میشود. ورود EPDM به عرصه عایق الاستومری از حدود سال 1990 آغاز شد. عایقهای EPDM معمولاً به رنگ خاکستری یا مشکی عرضه میشوند. این عایقها ذاتاً غیرقطبی و آبگریز هستند؛ یعنی با آب و رطوبت واکنش نداده و پیوندی تشکیل نمیدهند. این ویژگی باعث میشود در محیطهای مرطوب، ساختار سلولی EPDM پایداری طولانیمدتتری داشته باشد و خطر تجزیه و فروپاشی سلولی بر اثر جذب آب (پدیدهای که گاهی در عایقهای NBR/PVC مشاهده شده) به حداقل برسد. انعطافپذیری EPDM در دماهای پایین نیز بیشتر است؛ دمای گذار شیشهای (نقطه شکنندگی) فوم EPDM حدود -53°C میباشد در حالی که این دما برای فوم NBR/PVC نزدیک -20°C است. بنابراین در کاربردهای برودتی عمیق یا مناطق بسیار سرد، عایق EPDM حالت لاستیکی و الاستیسیته خود را بهتر حفظ میکند و ترک نمیخورد. از سوی دیگر EPDM در برابر روغن و مشتقات نفتی ضعیفتر از NBR است و در تماس طولانی با روغن متورم و نرم میشود؛ از این رو برای محیطهای دارای روغن، انتخاب اول نیست. همچنین EPDM ذاتاً بدون هالوژن (کلر و برم) است، در حالی که NBR ترکیبشده با PVC دارای هالوژن میباشد. عدم وجود هالوژن در EPDM یک مزیت در کاربردهای حساس (مانند صنایع دارویی و نیمههادی) و برای عایقکاری لولههای فولاد زنگنزن (استنلس استیل) است، چرا که حضور هالوژنها میتواند در دماهای بالا سبب خوردگی تنشی استنلس استیل شود.
به طور خلاصه، EPDM یک عایق الاستومری فاقد هالوژن، مقاوم در برابر UV و ازون، و با تحمل دمایی بالاتر نسبت به NBR است.
مقایسهی کلیدی NBR و EPDM: هر دو نوع عایق الاستومری ذکر شده از نظر ساختار کلی (سلولبسته بودن) و ویژگیهای عمومی عایق حرارتی، شبیه به هم هستند و عملکردی نسبتا نزدیک دارند. اما تفاوتهای مهم آنها را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد:
- محدوده دمای کاری: عایقهای NBR/PVC معمولاً بازه دمایی حدود 50- تا +105 درجه سانتیگراد را پوشش میدهند (بسته به برند ممکن است تا 110°C نیز تحمل کنند)؛ در حالی که عایقهای EPDM میتوانند تا حدود 125+ درجه سانتیگراد به صورت مداوم را تحمل کنند.
به عنوان مثال، در سیستمهای جدید VRF/VRV سازندگان تأکید میکنند عایق تا 120°C مقاوم باشد که استفاده از EPDM را الزامی میکند. از نظر حد پایین دما نیز هر دو تا حدود -50°C کارایی دارند ولی EPDM در برودتهای بسیار زیاد همچنان انعطافپذیر باقی میماندمقاومت در برابر UV و اوزون: عایق NBR/PVC در معرض نور خورشید و هوای آزاد به مرور دچار ترکخوردگی و تخریب میشود مگر آنکه با رنگ یا روکش مخصوص محافظت شود.
این در حالی است که EPDM ذاتاً مقاومت بهتری در برابر UV و اوزون دارد و سرعت تخریب آن بسیار کندتر است.البته حتی برای EPDM نیز جهت افزایش عمر، توصیه میشود در فضای باز از روکشهای محافظ یا رنگهای اکریلیک استفاده گردد.
- مقاومت شیمیایی و خوردگی:* ترکیبات حاوی PVC (مانند NBR/PVC) مقداری کلر در ساختار خود دارند که میتواند در دماهای بالا عامل خوردگی تنشی مخصوصاً در فولاد ضدزنگ شود.
EPDM فاقد این مشکل است و هالوژن فری بودن آن مزیتی در محیطهای خورنده یا برای تجهیزات حساس است. - خواص اشتعالپذیری: هر دوی این عایقها با افزودن تأخیراندازهای شعله میتوانند به الزامات ضدحریق (مانند استاندارد ASTM E84 با سطح انتشار شعله و دود 25/50) برسند.
به عبارتی، تفاوت محسوسی در عملکرد آتش میان NBR و EPDM در محصولات استاندارد وجود ندارد و هر دو خودخاموششونده هستند. البته مواد بدون هالوژن (EPDM یا NBRهای خاص بدون PVC) در هنگام حریق دود سمی کمتری تولید میکنند.
بنابراین از دید کارایی عایقبودن (ممانعت از انتقال حرارت)، تفاوت محسوسی بین NBR و EPDM وجود ندارد. اما در کاربردهای دمای بالا (بالای 100°C)، EPDM به دلیل تحمل حرارتی بیشتر، گزینهی مناسبتری است. برعکس، در محیطهای در تماس با روغن یا سوخت، NBR عملکرد بهتری خواهد داشت. همچنین در فضاهای باز، EPDM دوام بیشتری در برابر آفتاب دارد هرچند استفاده از روکش آلومینیومی برای هر دو توصیه میشود که در بخشهای بعد توضیح داده شده است.
مقایسه با دیگر عایقهای حرارتی
عایقهای الاستومری به دلیل ویژگیهای منحصربهفردشان، در بسیاری از کاربردها جایگزین عایقهای سنتی شدهاند. در این قسمت، مقایسهای تخصصی بین عایق الاستومری و چند عایق حرارتی متداول دیگر – یعنی پشم سنگ، پلییورتان و فایبرگلاس – ارائه میشود:
مقایسه با پشم سنگ (Rockwool): پشم سنگ نوعی عایق متشکل از الیاف معدنی (بازالت ذوبشده) است که ساختاری کاملاً متفاوت (الیاف باز و متخلخل) دارد. مهمترین مزیت پشم سنگ، تحمل دمای بسیار بالا و غیرقابل اشتعال بودن آن است؛ به طوری که میتواند تا حدود 650°C به صورت مداوم کار کند و نقطه ذوب الیاف آن بالای 1000°C است.
بنابراین برای عایقکاری تجهیزات و لولههای بسیار داغ (مانند دودکشها، کورهها و بویلرها) که خارج از محدوده تحمل عایقهای الاستومریاند، از پشم سنگ استفاده میشود. با این حال، ضریب هدایت حرارتی پشم سنگ در دماهای پایین در حدود 0.036 تا 0.040 W/m·K استکه تقریباً معادل یا کمی بالاتر از عایق الاستومری میباشد. نقطه ضعف پشم سنگ، باز بودن ساختار آن است که باعث نفوذ آسان رطوبت میشود؛ در کاربردهای دمای پایین (مثلاً عایقکاری لولههای سرد)، حتماً باید یک پوشش بخاربند (مانند روکش آلومینیومی یا PVC) روی پشم سنگ قرار گیرد تا از جذب رطوبت و از دست رفتن کارایی عایق جلوگیری شود. در غیر این صورت، رطوبت میتواند به داخل پشم سنگ نفوذ کرده و با افزایش انتقال حرارت، کارایی عایق را به شدت کاهش دهد (عایق خیس عملاً خاصیت عایقی ناچیزی دارد). همچنین نصب پشم سنگ بر روی لولههای باریک دشوارتر است و برای اتصالات پیچیده به راحتی عایق الاستومری انعطافپذیر نیست.
مقایسه با فوم پلییورتان (Polyurethane Foam): فومهای پلییورتان و پلیایزوسیانات (PIR) از دیگر عایقهای پرکاربرد خصوصاً در صنعت ساختمان هستند. این فومهای سخت ساختار سلولبسته دارند و ضریب انتقال حرارت آنها بسیار پایین و در حدود 0.025 W/m·K یا کمتر است که از عایق الاستومری بهتر است. بنابراین برای رسیدن به عایقی معادل، ضخامت کمتری از پلییورتان نسبت به عایق الاستومری نیاز است. با این حال، محدوده دمای کارکرد پلییورتان معمولی محدودتر بوده و معمولاً تا حدود 100°C پایدار است؛ انواع PIR میتوانند تا 150°C را نیز تحمل کنند
اما در دماهای بالاتر ساختار پلیمری آن تخریب شده و ممکن است ذوب یا پودر شود. نقطه ضعف مهم دیگر پلییورتان، رفتار در برابر آتش است؛ این فومها به شدت قابل اشتعالاند و در صورت حریق دود سمی زیادی تولید میکنند مگر آنکه با پوششهای نسوز محافظت شوند. در کاربردهای فضای باز نیز فوم پلییورتان باید توسط پوششهایی در برابر UV محافظت شود، زیرا تابش خورشید به مرور زمان آن را شکننده و پودر میکند. به علاوه، پلییورتان یک ماده سخت و غیرقابل انعطاف است و برای عایقکاری لولهها و اتصالات پیچیده مناسب نیست مگر به صورت قطعات پیششکل (مانند پوستههای صلب) که نصب دشوارتری نسبت به فوم انعطافپذیر الاستومری دارند. به طور خلاصه، عایق الاستومری در کاربردهای متداول تأسیساتی (تا حدود 120°C) امنیت و سهولت نصب بیشتری نسبت به پلییورتان دارد، در حالی که پلییورتان در عایقکاری ساختمان (دیوارها و سقفها) به خاطر راندمان حرارتی بالا و یکپارچگی در سازه کاربرد گستردهای یافته است.
مقایسه با عایق فایبرگلاس (پشم شیشه): پشم شیشه یک عایق متداول دیگر است که از الیاف بسیار نازک شیشه تشکیل شده است. عملکرد حرارتی آن شبیه پشم سنگ بوده و λ آن حدود 0.040 W/m·K میباشد. مزیت پشم شیشه، سبکی و قیمت پایین آن است و سالها در عایقکاری کانالها و لولهها استفاده میشد. اما این ماده نقاط ضعف متعددی در مقایسه با الاستومری دارد: نخست آنکه ساختار الیافی آن رطوبتپذیر است و نیاز به روکش آلومینیومی یا PVC جهت بخاربندی دارد. دوم، محدوده دمایی آن تا حدود 250°C (به خاطر چسبهای آلی اتصالدهنده الیاف) محدود است و گرچه خود الیاف شیشه تا 500°C را نیز تحمل میکنند
اما رزین نگهدارنده در دماهای بالای 200°C میسوزد و عایق متراکم خود را از دست میدهد. سوم، انتشار ذرات و الیاف از پشم شیشه میتواند برای سلامتی زیانآور باشد و حتماً باید با پوشش مناسب محصور شود. این الیاف معلق در هوا میتوانند وارد دستگاه تنفسی شده و مشکلاتی ایجاد کنند. در مقابل، عایق الاستومری فاقد هرگونه الیاف و غبار است و سطح صاف آن هیچ ذرهای به محیط پس نمیدهد. از نظر نصب نیز الاستومری بسیار تمیزتر و آسانتر (مانند لولههای برش خورده) قابل اجراست، در حالی که نصب پشم شیشه خصوصاً در فضاهای کوچک میتواند با پراکندن الیاف همراه باشد. تنها مزیت عمده پشم شیشه بر الاستومری، قیمت ارزانتر آن در هر متر مربع است. با این وجود، با درنظر گرفتن نیاز به پوشش بخاربند و تعمیرات دورهای (در صورت نفوذ رطوبت یا آسیب دیدن روکش)، عایق الاستومری از نظر هزینه چرخه عمر اقتصادیتر قلمداد میشود.
به طور خلاصه، عایق الاستومری در مقایسه با گزینههای سنتیتر، عملکرد حرارتی تقریباً معادل (در محدوده دمای عادی) یا حتی بهتر دارد، ولی مزایایی چون مقاومت در برابر رطوبت، انعطافپذیری، نصب آسان و بهداشت محیطی را اضافه میکند. در مواردی که دمای عملیات بسیار بالا باشد (بالاتر از آستانه تحمل لاستیک) یا نیاز به عایق کاملاً نسوز باشد، عایقهای معدنی مانند پشم سنگ و پشم سرامیک جایگزین خواهند بود. همچنین برای دستیابی به کمترین ضخامت عایق در فضاهای محدود، فومهای صلب مانند پلییورتان یا فنولیک ممکن است استفاده شوند که البته ملاحظات خاص خود را دارند.
انواع عایق الاستومری (لولهای، رولی و شانه تخممرغی)
عایقهای الاستومری از نظر شکل و فرم محصول در انواع مختلفی تولید میشوند تا نیازهای گوناگون نصب و کاربرد را پوشش دهند. سه نوع رایج عبارتاند از عایق لولهای، عایق رولی (ورقهای) و عایق شانه تخممرغی. در ادامه، هر یک از این انواع به همراه کاربردها و سایزبندی معمول آنها بررسی میشود:
عایق الاستومری لولهای (Pipe Insulation): این نوع عایق به صورت لولههای توخالی از پیش ساخته عرضه میشود که مستقیماً روی لولههای تاسیساتی نصب میگردند. عایقهای لولهای الاستومری در قطرهای داخلی گوناگون مطابق با سایز استاندارد لولهها (از لولههای مسی ۱/۴ اینچ یا ۶ میلیمتر تا لولههای چند اینچی بزرگ) تولید میشوند. طول هر شاخه لوله معمولاً ۱۲۰ یا ۱۸۰ سانتیمتر است. ضخامت دیواره عایق لولهای نیز بسته به نیاز عایقکاری متغیر است (ضخامتهای متداول شامل ۹، ۱۳، ۱۹، ۲۵ و ۳۲ میلیمتر میباشد). این تنوع در سایز و ضخامت اجازه میدهد تا برای هر قطر لوله و سطح دمایی، عایق مناسب انتخاب شود. عایقهای لولهای الاستومری را معمولاً یا به صورت تیغهباز (دارای یک برش طولی برای نصب آسانتر) یا به صورت بسته (بدون برش که کاربر خود باید برش دهد) عرضه میکنند. نوع تیغهباز اغلب دارای نوار چسب از پیش تعبیهشده در لبههاست که پس از قرار دادن عایق دور لوله، دو لبه برش به هم چسبانده میشود و درز کاملاً آببندی میگردد. کاربرد اصلی عایقهای لولهای، پوششدهی لولههای آب سرد و گرم، لولههای کولر گازی (مبرد)، لولههای سیستم گرمایش مرکزی و به طور کلی هر نوع لوله کشی در تاسیسات مکانیکی است. این نوع عایق به دلیل نصب آسان و یکپارچه (فاقد درز طولانی)، بهترین انتخاب برای جلوگیری از تعریق لولههای سرد و اتلاف انرژی در لولههای گرم میباشد.
عایق الاستومری رولی یا ورقهای (Sheet/Roll Insulation): این دسته به صورت رولهای تخت با سطح صاف تولید میشوند. عرض رولها عموماً ۱ متر (یا ۱٫۲ متر) و ضخامت آنها متنوع است (از ۳ میلیمتر تا ۵۰ میلیمتر بسته به تولیدکننده). رولهای نازکتر طول بیشتری دارند (مثلاً رول ۳ یا ۶ میلیمتری ممکن است ۲۰ تا ۳۰ متر طول داشته باشد)، در حالی که رولهای ضخیمتر در متراژ کوتاهتر عرضه میشوند (مثلاً رول 25 میلیمتری حدود 8 متر مربع سطح را پوشش میدهد).
عایق رولی به نصاب امکان میدهد بر اساس شکل و ابعاد تجهیزات، قطعات عایق را برش داده و روی سطوح مختلف اعمال کند. کاربرد عایقهای ورقهای الاستومری بسیار گسترده است: از عایقکاری کانالهای تهویه مطبوع (دیواره خارجی کانالهای مستطیلی یا گرد)، جدارههای داخلی ایرواشرها و هواسازها، مخازن و تانکها، دیگها و مبدلهای حرارتی گرفته تا سطوح منحنی و حتی دیوارهای موتورخانه برای کاهش صدا. برای سطوح بزرگ، عایق رولی گزینه مناسب است، چرا که میتوان آن را با چسب مخصوص روی سطح چسباند و تمامی زوایا و انحناها را پوشش داد. این عایقها همچنین در ضخامتهای بالاتر میتوانند به عنوان عایق صوتی دیوار یا سقفهای کاذب برای میرا کردن صدا مورد استفاده قرار گیرند، زیرا ساختار سلولبسته آنها در کاهش انتقال صوت ضربهای و هوابرد موثر است. عایقهای رولی معمولاً هم به صورت ساده و هم به صورت پشتچسبدار (که یک لایه چسب آماده در پشت عایق دارد) عرضه میشوند که نوع پشتچسبدار نصب را بسیار سرعت میبخشد (در بخشهای بعدی درباره این نوع توضیح داده خواهد شد).
عایق الاستومری شانه تخممرغی (Egg-Crate Foam): ظاهر این عایقها شبیه جعبه شانه تخممرغ است – یعنی یک سمت فوم دارای برآمدگیها و فرورفتگیهای منظم هرمی/تخممرغی شکل است. این نوع عایق در اصل برای عایقکاری صوتی و آکوستیک به کار میرود و ساختاری سلول-باز دارد
. جنس رایج آن پلییورتان انعطافپذیر با دانسیته متوسط است که برای بهبود مقاومت در برابر آتش، نوع نسوز آن نیز تولید شده است. شکل خاص سطح این پنلها باعث میشود توانایی زیادی در جذب صوت داشته باشند؛ برجستگیها و فرورفتگیها امواج صوتی برخورد کننده را پخش و مستهلک کرده و از بازتاب آنها جلوگیری میکنند. همچنین ساختار اسفنجی سلول-باز، امواج صوتی را به درون خود کشیده و انرژی صوتی را به گرما تبدیل میکند.
پنل شانه تخممرغی در ضخامتهای حدود ۲۵ تا ۵۰ میلیمتر و ابعاد معمول ۱×۲ متر عرضه میشود و به راحتی با چسب بر روی دیوار یا سقف اتاق نصب میگردد.
کاربرد اصلی آن در آکوستیک کردن فضاهاست: اتاقهای ضبط صدا و استودیوها، اتاقک ژنراتورها، اتاق آسانسور، استودیوهای موسیقی، سینماها و … . توجه شود که بر خلاف NBR و EPDM که برای عایق حرارتی به کار میروند، فوم شانه تخممرغی عمدتاً یک عایق صوتی است و اثر عایق حرارتی چندانی ندارد. در محیطهایی که هم نیاز به عایق حرارتی و هم عایق صوتی باشد (مثل دیوار اتاق ماشینآلات)، گاهی ترکیب این عایق با انواع دیگر به کار میرود. نوع نسوز و ضدآب فومهای شانه تخممرغی نیز در بازار موجود است که برای فضاهای صنعتی ایمنتر هستند.
در مجموع، عایق شانه تخممرغی به علت قیمت نسبتاً پایین و کارایی بالا در جذب صوت، یکی از پرکاربردترین ابزارهای آکوستیک است
بررسی انواع روکشهای عایق الاستومری (آلومینیومی ساده و مسلح)
برای محافظت عایقهای الاستومری در شرایط مختلف، به ویژه در محیطهای خارج از ساختمان یا در برابر آسیبهای مکانیکی، از روکش یا کاور محافظ روی آنها استفاده میشود. رایجترین روکش مورد استفاده، فویل آلومینیومی در ضخامتهای مختلف است. روکش آلومینیومی علاوه بر ایجاد یک سد فیزیکی محکم در برابر صدمات، به عنوان محافظ UV و نیز بخاربند اضافی عمل میکند. روکشهای موجود برای عایق الاستومری عمدتاً به صورت زیر دستهبندی میشوند:
روکش آلومینیومی ساده 130 میکرون: این روکش یک لایه فویل آلومینیوم با ضخامت 130µm (0.13 میلیمتر) است که سطح بیرونی عایق را میپوشاند. این نوع روکش سبکترین و انعطافپذیرترین نوع بوده و برای کاربردهای indoors (فضای داخل) و یا مناطقی که احتمال آسیب مکانیکی کم است مناسب میباشد. فویل 130 میکرون تا حدی عایق را در برابر پارگی، خراش و نفوذ مایعات محافظت میکند و جلوی ورود نور خورشید و UV را نیز میگیرد. نصب آن آسان بوده و معمولاً به صورت چسبدار حرارتی بر روی عایق لمینیت میشود یا با چسب مخصوص و نوار درزگیر آلومینیومی در محل درزها هوابندی میگردد.
روکش آلومینیومی ساده 170 میکرون: فویل آلومینیومی با ضخامت 170µm مقاومتر و ضخیمتر از 130µm است. این روکش دوام مکانیکی بیشتری در برابر ضربه و سوراخشدگی دارد و در فضاهای بیرونی که امکان برخورد اشیاء یا پرندگان با عایق هست به کار میرود. همچنين در دماهای بالاتر، فویل ضخیمتر پایداری بهتری دارد. روکش 170 میکرون نیز به صورت یک لایه آلومینیومی صاف و براق است که روی عایق کشیده میشود.
روکش آلومینیومی ساده 230 میکرون: این روکش با ضخامت 230µm (0.23 میلیمتر) سنگینترین و مستحکمترین نوع روکش آلومینیومی نرم است. در محیطهای صنعتی پرفشار که امکان سایش یا ضربه به عایق زیاد است، یا در مناطقی که باد شدید و طوفان شن وجود دارد، از فویل 230 میکرون استفاده میشود. این روکش در برابر پارگی بسیار مقاوم بوده و عمر عایق در فضای باز را به حداکثر میرساند.
روکش آلومینیومی مسلح به نخ فایبرگلاس (Fiberglass-reinforced) در ضخامتهای 170 و 230 میکرون: در این نوع روکشها، یک لایه توری یا الیاف بافتهشدهی فایبرگلاس به همراه فویل آلومینیومی ترکیب شده است. حضور نخهای فایبرگلاس در ساختار روکش، استحکام کششی آن را به شکل چشمگیری افزایش میدهد و از پارگی یا از هم پاشیدن فویل جلوگیری میکند.
روکشهای مسلح برای کاربردهای خارجی طولانیمدت (مثلاً عایقکاری لولههای در فضای باز و بامها) بسیار توصیه میشوند زیرا در برابر تنشهای مکانیکی، انبساط و انقباض حرارتی و حتی برخورد اشیاء نوکتیز مقاومت بالایی دارند. ضخامت فویل در این روکشها معمولاً 170 یا 230 میکرون است که با یک شبکه فایبرگلاس تقویت شده است. از نظر ظاهری، روکش مسلح کمی ماتتر و سختتر از روکش ساده است (به دلیل وجود بافت الیاف در زیر لایه آلومینیوم).
لزوم استفاده از روکش آلومینیومی: در کاربردهای داخلی (indoor) که عایق در معرض نور خورشید یا آسیب فیزیکی نیست، خود عایق الاستومری نیازی به روکش محافظ اضافی ندارد
اما برای کاربریهای فضای باز (outdoor)، به شدت توصیه میشود که از عایق الاستومری با روکش آلومینیومی استفاده شود.
این روکشها عایق را در برابر اشعه UV، باران و رطوبت، فضولات پرندگان و ضربات مکانیکی محافظت کرده و عمر مفید آن را چندین برابر میکنند. همچنین روکش آلومینیومی به عنوان یک بخاربند کامل عمل کرده و از نفوذ بخار آب به عایق تقریباً 100% جلوگیری میکند، در نتیجه حتی در طولانیمدت نیز خطر نفوذ رطوبت و افت عملکرد عایق وجود نخواهد داشت.
لازم به ذکر است که تمامی روکشهای فوق غیر قابل اشتعال بوده و در صورت آتشسوزی از گسترش شعله روی سطح عایق جلوگیری میکنند. نصب صحیح روکش شامل درزبندی تمام محلهای همپوشانی با نوار چسب آلومینیومی ویژه و رعایت همپوشانی کافی در درزها است تا یک پوشش پیوسته و بدون منفذ حاصل شود.
بررسی انواع چسبهای عایق الاستومری (مایع و پشتچسبدار)
نصب و اجرای عایقهای الاستومری معمولاً به وسیله چسبهای مخصوص انجام میشود. این چسبها نقش مهمی در اتصال کامل عایق به سطح کار و همچنین هوابندی درزهای عایق دارند تا کارایی حرارتی و رطوبتی عایق حفظ شود. به طور کلی، دو دسته اصلی وجود دارد:
۱. چسب مایع (قوطی) مخصوص عایق الاستومری: این چسبها از جنس چسبهای کنتاکت پایه پلیمر (معمولاً پایه نئوپرن) هستند که به صورت قوطیهای فلزی عرضه میشوند. چسب الاستومری مایع رنگ کهربایی یا مشکی داشته و پس از خشکشدن، حالتی لاستیکی و انعطافپذیر پیدا میکند تا همراه عایق حرکت کند.
روش استفاده بدین صورت است که چسب را با قلممو یا کاردک به هر دو سطحی که باید به هم بچسبند (مثلاً سطح لوله و داخل عایق لولهای، یا دو لبهی ورق عایق) میمالند؛ پس از گذشت چند دقیقه و زمانی که چسب نسبتاً خشک (ولی چسبناک) شد، دو سطح با فشار روی هم قرار گرفته و اتصال شکل میگیرد. این چسبها بسیار سریع اثر میکنند (زمان گیرایش اولیه ۲ تا ۵ دقیقه) و اتصال حاصل محکم، نفوذناپذیر و پایدار در برابر حرارت و رطوبت است.
محدوده دمای کاری چسبهای استاندارد معمولاً مانند خود عایق است (از حدود -40°C تا +105°C) و برای عایقهای دما بالا، چسبهای ویژه مقاوم تا 150°C نیز تولید میشود. استفاده از چسب مایع برای نصب عایقهای لولهای ساده (بدون چسب سرخود) و ورقهای عایق متداول است. تمامی درزهای طولی و اتصالات عایق با این چسب باید درزگیری شوند تا عایقکاری کاملاً یکپارچه شود. لازم است هنگام کار با این چسبها تهویه مناسب و دوری از شعله باز رعایت شود زیرا حلالهای آن قابل اشتعال و تا حدی سمی هستند (البته انواع جدیدتر کمبو و کمVOCs نیز موجود است).
۲. عایقهای الاستومری پشتچسبدار: در این روش، خود عایق دارای یک لایه چسب از پیشآماده در پشت یا درز خود میباشد و بنابراین نیازی به استفاده جداگانه از چسب مایع در محل نصب نیست.
عایقهای پشتچسبدار عمدتاً به صورت ورقهای (رولی) تولید میشوند که یک طرف آنها چسبدار است و توسط یک لایه کاغذ سیلیکونی یا فیلم پلاستیکی پوشانده شده تا قبل از نصب محافظت شود. هنگام نصب، فقط کافیست لایه محافظ کاغذی را برداشته و عایق را روی سطح مورد نظر بچسبانید. مزیت عایق پشتچسبدار سرعت و تمیزی نصب است؛ به ویژه برای عایقکاری سطوح صاف مانند کانالهای تهویه، جداره مخازن یا داکتهای بزرگ، این روش بسیار کارآمد است. چسب استفاده شده در پشت عایق عموماً مقاومت دمایی مناسبی (تا حدود 100°C) دارد و اتصال قوی ایجاد میکند. این عایقها در دو نوع عرضه میشوند: پشتچسبدار ساده و پشتچسبدار مسلحشده با نخ فایبرگلاس.
نوع پشتچسبدار ساده: تنها دارای لایهی چسب و لاینر (کاغذ جداشونده) است. پس از چسباندن عایق روی کار، چسب به تنهایی عایق را نگه میدارد. این نوع برای ضخامتهای کم و سطوح کوچک مناسب است.
نوع پشتچسبدار مسلح به نخ فایبرگلاس: در این نوع، داخل لایه چسب یا بین عایق و چسب، الیاف مشبندی شدهی ظریفی (از جنس فایبرگلاس یا پلیاستر) قرار داده شده است.
این مش تقویتی باعث میشود هنگام نصب و پس از آن، عایق استحکام کششی بیشتری داشته باشد و مثلاً در قطعات بزرگ، عایق دچار کش آمدن یا پارهشدن در اثر وزن خود نشود. همچنین اگر نیاز به جابجایی یا اصلاح موقعیت عایق پیش از چسبیدن کامل باشد، این مش از تغییر شکل عایق جلوگیری میکند. عایق پشتچسبدار مسلح برای ضخامتهای بالاتر (مثلاً 19 یا 25 میلیمتر) و ابعاد بزرگتر بسیار توصیه میشود زیرا ایمنی نصب را بالا میبرد.
در زمان اجرای عایقهای پشتچسبدار، باید دقت کرد که محل مورد نظر تمیز و عاری از گردوغبار و چربی باشد تا چسب حداکثر چسبندگی را داشته باشد. همچنین یک بار چسبیدن این عایقها تقریباً دائمی است و جداسازی و جابجایی مجدد آن دشوار خواهد بود؛ پس حین نصب باید با دقت در جای صحیح قرار گیرد. به طور کلی، سیستم پشتچسبدار هزینه اولیه بالاتری نسبت به عایق ساده به همراه چسب دارد، اما با کاهش زمان نصب و کیفیت یکنواختتر اجرا، در پروژههای بزرگ میتواند توجیهپذیر و اقتصادی باشد.
تحلیل نهایی و پیشنهادات کاربردی
با توجه به مباحث فنی ارائهشده، میتوان جمعبندی کرد که عایقهای الاستومری (NBR و EPDM) به دلیل ترکیب منحصربهفرد خواص حرارتی، رطوبتی و مکانیکی خود، در بسیاری از کاربردهای تاسیساتی بهترین انتخاب هستند. در ادامه، بر اساس دادههای فنی مرورشده، چند پیشنهاد و توصیه کاربردی ارائه میگردد:
انتخاب نوع عایق بر اساس دما: اگر سیال یا سطح مورد عایقکاری در محدوده دمای معمول سیستمهای HVAC (مثلاً آب سرد تا 5°C یا آب گرم تا 80°C) باشد، عایقهای NBR/PVC استاندارد کاملاً پاسخگو خواهند بود. اما برای دماهای پیوسته بالا (90°C تا 120°C) – مانند لولههای بخار کمفشار، کلکتورهای خورشیدی آب گرم یا لولههای آب داغ بویلر – بهتر است از عایقهای EPDM استفاده شود که تحمل حرارتی بالاتری دارند.
در دماهای بسیار بالا (بالاتر از 150°C) عایق الاستومری کارایی نخواهد داشت و باید به سراغ عایقهای معدنی نظیر پشم سنگ یا کلسیم سیلیکات رفت. به طور مشابه، برای دماهای بسیار پایین (زیر -50°C)، عایقهای خاص برودتی یا چندلایه مورد نیاز است؛ هرچند فوم EPDM تا حدود -57°C خاصیت انعطاف خود را حفظ میکند و برای بسیاری از کاربردهای برودتی (نیتروژن مایع، خطوط LNG و …) گزینه مناسبی استتوجه به رطوبت و میعان: در سیستمهای زیر دمای محیط (مانند چیلدواتر، خطوط کولرگازی و برودتی)، کنترل چگالش بخار آب اهمیت زیادی دارد. توصیه میشود همواره برای این موارد، عایق الاستومری به دلیل ضریب نفوذپذیری بسیار پایین بخار آب انتخاب شود.
حتی در صورت زخمیشدن احتمالی روکش بیرونی، ساختار سلولبسته عایق مانع پیشروی رطوبت به داخل میشود. با این حال، برای اطمینان بیشتر خصوصاً در مناطق با رطوبت نسبی بالا، میتوان عایق الاستومری را با یک لایه رنگ محافظ یا روکش آلومینیومی پوشاند تا کاملاً بخاربند گردد. در مقابل، استفاده از عایقهای باز (مانند پشم شیشه) در خطوط سرد به دلیل جذب رطوبت و افت شدید کارایی به هیچ وجه توصیه نمیشود.
کاربردهای فضای باز: همانطور که اشاره شد، عمر مفید عایق الاستومری در فضای باز بدون محافظ ممکن است بر اثر UV کوتاهتر شود. بنابراین برای لولهکشیها و تجهیزات در هوای آزاد، حتماً از عایق الاستومری روکشدار با آلومینیوم استفاده کنید.
روکش 130 میکرون برای مناطق سایه و دور از آسیب فیزیکی کافی است، اما در معرض مستقیم آفتاب یا مکانهای پرتردد بهتر است از روکش ضخیمتر و مسلح (170 یا 230 میکرون نخدار) بهره ببرید. این روکشها علاوه بر UV، عایق را از آسیب پرندگان، جوندگان و ضربات ناگهانی نیز حفظ میکنند. در صورت عدم امکان استفاده از روکش فلزی، میتوان رنگهای اکریلیک ضدUV را در چند لایه روی عایق اجرا کرد که البته به خوبی فویل فلزی نیست اما تا حدی اثر مخرب آفتاب را کاهش میدهد.
ضخامت عایق و صرفهجویی انرژی: انتخاب ضخامت مناسب بسیار مهم است. ضخامت کم ممکن است منجر به عدم کنترل موثر تلفات حرارتی یا جلوگیری ناکامل از تعریق شود، و ضخامت بیش از حد نیز صرفه اقتصادی ندارد. برای لولههای آب سرد معمولا حداقل ضخامت 9 یا 13 میلیمتر پیشنهاد میشود و اگر لوله در محیط بسیار مرطوب باشد ضخامتهای بالاتر (19+) برای اطمینان از عدم تشکیل قطرات آب. برای لولههای آب گرم معمولی 9 یا 13 میلیمتر کافی است اما در بویلرخانهها و لولههای بخار کم فشار، استفاده از 19 یا 25 میلیمتر توصیه میشود. جدولهای استاندارد انتخاب ضخامت (بر اساس استانداردهایی مثل ASHRAE) میتوانند راهنمای خوبی باشند تا با توجه به دمای سیال، قطر لوله و شرایط محیط، ضخامت بهینه عایق الاستومری را تعیین کنید. با انتخاب ضخامت مناسب، علاوه بر صرفهجویی انرژی، از مشکلاتی نظیر چکه کردن لولههای سرد یا داغ شدن سطح عایق نیز جلوگیری خواهد شد.
مقایسه هزینه و دوام: ممکن است هزینه اولیه عایق الاستومری نسبت به برخی گزینههای سنتی (مثل پشم شیشه بدون روکش) بالاتر باشد، اما باید هزینه دوره عمر را در نظر گرفت. عایق الاستومری نیازی به تعویض زودهنگام ندارد، در برابر کپک و فساد مقاوم است و عملکرد آن در طول زمان ثابت میماند.
همچنین هزینههای جانبی مانند نصب راحتتر و عدم نیاز به بخاربند جداگانه را باید محاسبه کرد. در بسیاری از پروژهها، با لحاظ کردن این موارد، عایق الاستومری اقتصادیتر از گزینههای دیگر درمیآید. به علاوه، از منظر ایمنی و سلامت (عدم انتشار الیاف و مواد مضر)، این عایق ارزش افزوده پنهانی دارد که قابل قیمتگذاری مستقیم نیست اما در محیطهای صنعتی مدرن بسیار حائز اهمیت است.
استفاده ترکیبی از عایقها: در برخی شرایط خاص، ترکیب هوشمندانه عایقها میتواند بهترین نتیجه را بدهد. به عنوان مثال، برای یک لوله بخار با دمای 200°C، میتوان ابتدا یک لایه پشم سنگ 50 میلیمتری قرارداد و روی آن یک لایه عایق الاستومری 9 یا 13 میلیمتری به عنوان پوشش نهایی و بخاربند نصب کرد تا هم از مزیت نسوز بودن پشم سنگ بهره برد و هم سطح بیرونی عایق، منعطف و عاری از الیاف باشد (و نیز مانع ورود رطوبت به پشم سنگ گردد). هرچند این ترکیبها هزینهبر هستند ولی در پروژههای حساس (مثلاً بیمارستانی یا صنایع دارویی) که ایمنی، بهداشت و دوام همزمان مدنظر است میتواند مدنظر قرار گیرد.
نکات نصب و اجرا: آموزش صحیح تیم نصب عایقهای الاستومری در بهرهگیری کامل از مزایای آن بسیار مهم است. سطوح باید کاملاً تمیز و خشک باشند. درزهای عایق حتماً با چسب مناسب هوابندی شوند تا رطوبت راهی به داخل نداشته باشد. برای برشکاری عایق از تیغهای تیز و تمیز استفاده شود تا لبهها صاف در کنار هم قرار گیرند. رعایت این جزئیات در نهایت عمر مفید عایقکاری و راندمان آن را افزایش میدهد.
در پایان، عایقهای الاستومری را میتوان راهحل جامع عایقکاری مدرن دانست که طیف وسیعی از نیازها را پوشش میدهند. با انتخاب صحیح بین NBR و EPDM، کاربرد روکشها و چسبهای متناسب، و اجرای دقیق، میتوان از مزایای این عایق در سالیان طولانی بهرهمند شد.
https://prosazeh.com/AqDGH1
کپی آدرس
