Koji je najbolji izolacijski materijal za smanjenje gubitaka na stražnjoj strani ploče preše?

Izolacija na stražnjoj strani ploče preše za grijanje mora izdržati visoke temperature, silu pritiska preše i povremeni mehanički udar; sve uz održavanje optimalne toplinske otpornosti. Nijedan materijal nije najbolji za sve uvjete; sve ovisi o uvjetima u tisku. Izbor najboljeg izolacijskog materijala za gubitke na stražnjoj strani ploče preše je kompromis između toplinske vodljivosti, tlačne čvrstoće, temperaturne vrijednosti i cijene. Na industrijskoj sceni dominiraju tri materijala: keramička vlakna, kalcijev silikat i aerogel. Svaki ima svoje prednosti i nedostatke.

Usporedba materijala na prvi pogled
Svojstvo Keramička vlakna (ploča/deka) Ploče od kalcij silikata Aerogel deke
Maksimalna kontinuirana temperatura 1200 stupnjeva + 1000 stupnjeva 650 stupnjeva (posebni stupnjevi do 800 stupnjeva)
Toplinska vodljivost na 300 stupnjeva (W/m·K) ~0,10–0,15 ~0,08–0,12 ~0,025–0,035
Čvrstoća na pritisak (10% deformacije) Niska (50-200 kPa) Visoka (500-1500 kPa) Umjerena (100-400 kPa, ovisi o proizvodu)
Specifična težina (kg/m3) 100-300 200-300 150-200
Relativna cijena po m3 (debljina-normalizirana) Niska Srednja Visoka (3-5x kalcijev silikat)
Ispuštanje prašine/vlakana tijekom upotrebe Značajno (vlakna koja se mogu udisati) Nisko (ne-vlakna) Nisko (omotano vlaknima)
Otpornost na vlagu Dobra (ne{0}}upija) Loša (upijanje vode, razgradnja) Dobra (dostupni hidrofobni stupnjevi)
Keramička vlakna: niske cijene, visoke temperature, niska tolerancija na kompresiju
Keramička vlakna (alumino-silikatna vuna) nude se u fleksibilnim pokrivačima ili krutim pločama. Može izdržati temperature od 1200 stupnjeva i više i stoga je prikladan za preše na vrlo visokim temperaturama (npr. za oblikovanje sinterovanog metala ili stakla). Niska toplinska vodljivost i mala težina daju razumnu izolacijsku učinkovitost uz niske troškove materijala.

Ali keramička vlakna imaju ograničenu tlačnu čvrstoću. Pokrivači od keramičkih vlakana trajno se komprimiraju pri normalnim silama stezanja (stotine kPa do nekoliko MPa) industrijskih preša. Smanjenje debljine smanjuje R-vrijednost i povećava gubitak topline. Krute ploče od keramičkih vlakana malo bolje podnose opterećenja, ali još uvijek nisu dorasle kalcijevom silikatu u aplikacijama velike-tonaže.

Prašina koja se može udisati tijekom rukovanja. OZO potrebna tijekom instalacije. Nakon kapsuliranja ovaj rizik je eliminiran. Keramička vlakna su savršena za situacije u kojima preša primjenjuje mali pritisak na izolaciju, kao što je preša za vakuumsko laminiranje s mekim silikonskim dijafragmama, gdje je potreban lagani rad ili mala kompresija.

Kalcijev silikat: radni konj za visoko-kompresijske preše
Ploča od kalcijevog silikata: čvrsta izolacija visoke -gustoće izrađena od vodenog kalcijevog silikata s vlaknima za ojačanje. Ima vrlo visoku tlačnu čvrstoću (obično 1-2 MPa pri 10% izobličenja) i tradicionalni je radni konj za izolaciju ploče tiska. Preše daju stotine tona sile stezanja na kalcijev silikat, komprimirajući ga vrlo malo, tako da je njegova toplinska izvedba netaknuta nakon godina rada.

Toplinska vodljivost 0,08-0,12 W/m·K na 300 stupnjeva - umjereno bolja od keramičkih vlakana. Temperaturna vrijednost do 1000 stupnjeva, za praktički sve tipične primjene tiska (drveni kompoziti, vulkanizacija gume, laminacija tiskanih ploča i još mnogo toga).

Glavni nedostatak je upijanje vode. Kalcijev silikat je porozan i voli vodu. Prodiranje vode od curenja pare, spreja za čišćenje ili visoke vlažnosti pogoršat će strukturu ploče i povećati toplinsku vodljivost. U vlažnim uvjetima kalcijev silikat treba prekriti zapečaćenom metalnom oblogom ili vlago{3}}nepropusnom tkaninom. Još jedan nedostatak je krtost: materijal može puknuti pod točkastim naprezanjem ili udarom, stoga s njim treba pažljivo rukovati prilikom ugradnje.

U slučaju preša velike sile, visoke temperature kada se gubici na stražnjoj strani ploče pritiska izolacijskog materijala moraju svesti na najmanju moguću mjeru, kalcijev silikat je još uvijek najisplativiji materijal izbora za većinu industrijskih primjena.

Airgel pokrivač vrhunske izvedbe u minimalnoj debljini
Aerogel pokrivač je nano-porozni gel koji sadrži 90–99% zraka, ojačan ne-tkanim staklenim ili keramičkim vlaknima, izrađen od silika aerogela. Toplinska vodljivost je oko 0,025–0,035 W/m·K na 300 stupnjeva, oko pola manje od kalcijevog silikata ili keramičkih vlakana. To znači da pokrivač od aerogela mora biti samo upola deblji kako bi pružio istu izolacijsku vrijednost.

Aerogel je savršen odgovor za preše s prostornim ograničenjima kao što je dodavanje izolacije u kompaktnu šupljinu ili smanjenje ukupne visine hrpe ploča. Materijal je fleksibilan, lagan i hidrofoban (vodo{1}}odbija) u brojnim stupnjevima. Tlačna čvrstoća varira ovisno o proizvođaču, ali općenito je u rasponu od 100 do 400 kPa pri 10% izobličenja. Za mnoge primjene prešanja ovo je prikladno, posebno pri skromnim silama stezanja, ili kada izolacija nije izravno opterećena (npr. ispod tvrde ploče).

Glavno ograničenje je trošak. Aerogel pokrivač je 3-5 puta skuplji od kalcijevog silikata na volumetrijskoj osnovi. Većina deka od aerogela ocijenjena je na 650 stupnjeva neprekidno, a neki posebni predmeti ocijenjeni su na 800 stupnjeva. Ocjene iznad 650 stupnjeva ograničene su na visoke temperature. Za preše koje rade na temperaturama iznad 800 stupnjeva još uvijek su potrebni kalcijev silikat ili keramička vlakna.

Sekundarni kriteriji odabira
Osim tri osnovna materijala, postoje i drugi aspekti koji određuju idealan izbor:

Glavni kriterij odabira tlačna čvrstoća: U prešama velike tonaže (npr. hidraulične preše za drvene ploče na 5-10 MPa), tlačna čvrstoća postaje glavni čimbenik za odabir. Kalcijev silikat je standardan. Keramička vlakna se previše sabijaju. Aerogel može biti granični na temelju ocjene određenog proizvoda. Ploče za raspodjelu opterećenja mogle bi pomoći, ali izolacija će na kraju morati preuzeti snagu.

Zaštitni pokrov: Metalni ili tkaninski pokrov preko izolacije većine ploča tiska. Plašti od lima od nehrđajućeg čelika štite od mehaničkog trošenja, vlage i onečišćenja. Fleksibilne navlake od tkanine (stakloplastike ili silikatne tkanine) koje se lako mogu ukloniti tijekom održavanja. Kućište značajno ne narušava toplinsku izvedbu, ali znatno produljuje vijek trajanja.

Izloženost vlazi: Otpornost na vlagu neophodna je za ploče-grijane parom ili preše u vlažnom okruženju. Aerogel (hidrofobne kvalitete) i keramička vlakna dobro funkcioniraju. Kalcij silikat treba zabrtvljenu košuljicu; nezabrtvljeni kalcijev silikat upija vlagu, puca, gubi R-vrijednost i može eksplodirati u pari ako se brzo zagrijava.

Problemi s prašinom i zdravljem – Rezanje i postavljanje keramičkih vlakana proizvodi prašinu koja se može udisati i zahtijeva upotrebu zaštite za disanje. Kalcijev silikat i aerogel proizvode manje prašine. Svi materijali su sigurni nakon ugradnje i oblaganja.

Okvir za odlučivanje: Kako napraviti odabir
Opcija je općenito kompromis između debljine, cijene i mehaničkog opterećenja. Niz praktičnih izbora:

Determine maximum service temperature >800 stupnjeva, keramička vlakna ili kalcijev silikat<650°C, aerogel possible

Measure the clamp pressure or compressive stress on the insulation. If it is >500 kPa, tada se savjetuje kalcijev silikat. Ako je niži, tada se mogu koristiti keramička vlakna ili aerogel.

Procijenite raspoloživi prostor - Ako je prostor ograničen (npr.<25 mm), aerogel has the highest R-value per millimetre.

Opasnost od vlage - Ako je okolina mokra, radije odaberite aerogel ili keramička vlakna ili navedite zatvoreni kalcijev silikat.

Izračunajte troškove životnog-ciklusa - Za kontinuirani rad na visokim temperaturama, veći početni trošak aerogela može se nadoknaditi uštedom energije u 12-24 mjeseca. Kalcijev silikat je najbolji za niske temperature ili povremeni rad.

Zaključci:
Idealna izolacija na stražnjoj strani ploče preše kompromis je-između njezine toplinske izvedbe i mehaničkih i ekoloških zahtjeva preše. Ploča od kalcijevog silikata još uvijek je radni konj za aplikacije visoke kompresije i umjerene temperature. Keramička vlakna su jeftina i mogu izdržati visoke temperature, ali nemaju tlačnu čvrstoću. Deka od zračnog gela pruža najveću toplinsku otpornost po inču debljine po vrhunskoj cijeni, savršena za naknadne ugradnje s skučenim prostorom ili visokim performansama. Nijedan materijal nije prikladan za svaki tisak. Najučinkovitiji pristup smanjivanju gubitaka na stražnjoj strani je savjetovanje s proizvođačima izolacije i navođenje radne temperature, pritiska stezanja, dostupne debljine i klimatskih uvjeta.