Care este cel mai bun material de izolare pentru a minimiza pierderile din spate într-un platou de presă?

Izolația din spatele unei plăci de presă de încălzire trebuie să supraviețuiască temperaturilor ridicate, forței de compresiune a presei și abuzurilor mecanice ocazionale; toate menținând rezistența termică optimă. Niciun material nu este cel mai bun pentru toate condițiile; totul depinde de condițiile din presă. Alegerea celui mai bun material de izolație pentru pierderile din spatele plăcii de presare este un compromis între conductivitate termică, rezistență la compresiune, rating de temperatură și cost. Pe scena industrială domină trei materiale: fibra ceramică, silicatul de calciu și aerogelul. Fiecare are avantaje și dezavantaje proprii.

Compararea materialelor dintr-o privire
Proprietate Fibră ceramică (Placă/Pătură) Placă de silicat de calciu Pături cu aerogel
Temperatura maximă continuă 1200 grade + 1000 grade 650 grade (grade speciale până la 800 grade )
Conductivitate termică la 300 de grade (W/m·K) ~0,10–0,15 ~0,08–0,12 ~0,025–0,035
Rezistență la compresiune (10% deformare) Scăzută (50-200 kPa) Ridicată (500-1.500 kPa) Moderat (100-400 kPa, variază în funcție de produs)
Greutate specifică (kg/m3) 100-300 200-300 150-200
Cost relativ pe m3 (grosime-normalizată) Scăzut Mediu Ridicat (3-5x silicat de calciu)
Descărcări de praf/fibre în timpul utilizării Semnificativ (fibre respirabile) Scăzut (fără-fibre) Scăzut (fibre învelite)
Rezistență la umiditate Bună (ne{0}}absorbantă) Slab (absorbție de apă, degradare) Bună (clasele hidrofobe disponibile)
Fibră ceramică: cost scăzut, temperatură ridicată, toleranță scăzută la compresie
Fibra ceramică (lână alumino-silicată) este oferită în pături flexibile sau plăci rigide. Este capabil să reziste la temperaturi de 1200 de grade și mai mari și, prin urmare, este potrivit pentru prese cu temperaturi foarte ridicate (de exemplu, pentru formarea metalului sinterizat sau a sticlei). Conductivitatea termică scăzută și greutatea redusă oferă performanțe de izolare rezonabile la costuri reduse ale materialului.

Dar fibra ceramică are o rezistență limitată la compresiune. Păturile din fibre ceramice sunt comprimate permanent la forțele normale de strângere (de la sute de kPa la câțiva MPa) ale preselor industriale. Reducerea grosimii scade valoarea R-și crește pierderea de căldură. Plăcile rigide din fibră ceramică rezistă puțin mai bine la sarcini, dar totuși nu se potrivesc cu silicatul de calciu în aplicații cu tonaj mare-.

Praf respirabil creat în timpul manipulării. EIP necesar în timpul instalării. După încapsulare, acest risc este eliminat. Fibra ceramică este perfectă pentru situațiile în care presa aplică o presiune mică asupra izolației, cum ar fi o presă de laminare în vid cu diafragme moi din silicon, unde este nevoie de o presiune ușoară sau de compresie scăzută.

Silicat de calciu: calul de lucru pentru presele cu-compresie mare
Placă de silicat de calciu: o izolație rigidă, de-densitate mare, realizată din silicat de calciu hidratat, cu fibre de armare. Are o rezistență la compresiune foarte mare (de obicei 1-2 MPa la 10% distorsiune) și este calul de lucru tradițional pentru izolarea plăcilor de presare. Presele oferă sute de tone de forță de strângere asupra silicatului de calciu, comprimându-l foarte puțin, astfel încât performanța sa termică să rămână intacte după ani de funcționare.

Conductivitate termică 0,08-0,12 W/m·K la 300 de grade - moderat mai bună decât fibra ceramică. Evaluare de temperatură de până la 1000 de grade, pentru practic toate aplicațiile tipice de presă (compozite din lemn, vulcanizarea cauciucului, laminarea plăcilor de circuite și multe altele).

Principalul dezavantaj este absorbția de apă. Silicatul de calciu este poros și iubitor de apă. Pătrunderea apei din scurgeri de abur, spray de curățare sau umiditate ridicată va deteriora structura plăcii și va crește conductivitatea termică. În condiții umede, silicatul de calciu trebuie acoperit cu o manta metalică etanșă sau cu o pânză impermeabilă-la umezeală. Un alt dezavantaj este fragilitatea: materialul se poate crăpa sub solicitări punctuale sau impact, de aceea trebuie manipulat cu grijă la instalare.

În cazul preselor cu forță mare, la temperatură ridicată, atunci când pierderile din spatele plăcii de presare a materialului izolator trebuie reduse la minimum, silicatul de calciu este încă cel mai rentabil material ales pentru majoritatea aplicațiilor industriale.

Pătură cu aerogel Performanță superioară în grosime minimă
Pătura cu aerogel este un gel nano-poros care conține 90–99% aer, întărit cu fibre ne-de sticlă sau ceramică, realizate din aerogel de silice. Conductivitatea termică este de aproximativ 0,025–0,035 W/m·K la 300 de grade, aproximativ jumătate din cea a silicatului de calciu sau a fibrei ceramice. Aceasta înseamnă că o pătură cu aerogel trebuie să aibă doar jumătate din grosime pentru a oferi aceeași valoare izolatoare.

Aerogelul este răspunsul perfect pentru presele cu constrângeri de spațiu, cum ar fi adăugarea de izolație la o cavitate compactă sau reducerea înălțimii totale a stivei de plată. Materialul este flexibil, ușor și hidrofob (-impermeabil) în numeroase grade. Rezistența la compresiune variază în funcție de producător, dar este în general în intervalul de la 100 la 400 kPa la o distorsiune de 10% Pentru multe aplicații de presare aceasta este potrivită, în special la forțe de strângere modeste sau când izolația nu este încărcată direct (de exemplu, sub o placă de încărcare dură).

Principala limitare este cheltuiala. Pătura cu aerogel este de 3-5 ori mai scumpă decât silicatul de calciu pe o bază volumetrică. Cele mai multe pături cu aerogel sunt evaluate la 650 de grade continue, iar unele articole de specialitate sunt evaluate la 800 de grade. Notele de peste 650 de grade sunt limitate la temperaturi ridicate. Pentru presele care lucrează la temperaturi de peste 800 de grade, mai este nevoie de silicat de calciu sau fibre ceramice.

Criterii secundare de selecție
Pe lângă cele trei materiale de bază, există și alte aspecte care determină alegerea ideală:

Criteriul principal de selecție rezistența la compresiune: În presele cu tonaj mare (de exemplu presele hidraulice pentru panouri de lemn la 5-10 MPa), rezistența la compresiune devine factorul principal de selecție. Silicatul de calciu este standard. Fibra ceramică comprimă prea mult. Aerogelul ar putea fi limită pe baza evaluării unui anumit produs. Plăcile de distribuție a sarcinii ar putea ajuta, dar izolația va trebui să preia forța în cele din urmă.

Acoperire de protecție: înveliș metalic sau țesătură peste majoritatea izolației plăcilor de presare. Jachetele din tablă din oțel inoxidabil protejează împotriva uzurii mecanice, umezelii și contaminării. Huse din material flexibil (fibră de sticlă sau pânză de siliciu) care pot fi îndepărtate cu ușurință în timpul întreținerii. Învelișul nu afectează în mod apreciabil performanța termică, dar crește substanțial durata de viață.

Expunerea la umiditate: este necesară rezistența la umiditate pentru plăcile sau presele încălzite cu abur-în împrejurimile umede. Aerogelul (clasele hidrofobe) și fibra ceramică funcționează bine. Silicatul de calciu are nevoie de o manta etansa; Silicatul de calciu nesigilat absoarbe umezeala, crapă, își pierde valoarea R-și poate exploda aburul dacă este încălzit rapid.

Probleme legate de praf și sănătate – Tăierea și instalarea fibrei ceramice produce praf respirabil și necesită utilizarea protecției respiratorii. Silicatul de calciu și aerogelul produc mai puțin praf. Toate materialele sunt sigure după instalare și acoperire.

Cadrul de decizie: Cum se face selecția
Opțiunea este în general un compromis între grosime, cost și sarcină mecanică. O succesiune de alegeri practice:

Determine maximum service temperature >800 de grade, fibră ceramică sau silicat de calciu<650°C, aerogel possible

Measure the clamp pressure or compressive stress on the insulation. If it is >500 kPa, apoi se recomandă silicatul de calciu. Dacă este mai mică, atunci pot fi utilizate fibre ceramice sau aerogel.

Evaluați spațiul disponibil - Dacă spațiul este limitat (de exemplu,<25 mm), aerogel has the highest R-value per millimetre.

Pericol de umiditate - Dacă împrejurimile sunt ude, preferați aerogel sau fibre ceramice sau specificați silicat de calciu etanș.

Calculați costul-ciclului de viață - Pentru funcționarea continuă la temperaturi ridicate, costul inițial mai mare al aerogelului poate fi compensat prin economii de energie în 12-24 de luni. Silicatul de calciu este cel mai bun pentru temperaturi scăzute sau pentru sarcini ocazionale.

Concluzii:
Izolația ideală pe partea din spate a unei plăci de presă este un compromis-între performanța sa termică și cerințele mecanice și de mediu ale presei. Placa de silicat de calciu este încă calul de lucru pentru aplicații cu compresie ridicată și temperatură moderată. Fibra ceramică este ieftină și poate rezista la temperaturi ridicate, dar nu are rezistență la compresiune. Pătura cu aerogel oferă cea mai mare rezistență termică pe inch de grosime la un preț premium, perfectă pentru reamenajări cu spațiu redus sau nevoi de înaltă performanță. Niciun material nu este potrivit pentru fiecare presă. Cea mai eficientă abordare pentru a minimiza pierderile din spate este să se consulte cu producătorii de izolație și să furnizeze temperatura de funcționare, presiunea de prindere, grosimea disponibilă și condițiile climatice.