Modyfikacja Właściwości Izolacyjnych Tworzyw Termoplastycznych | CASE STUDY
Tworzywa polimerowe są bardzo dobrymi izolatorami lub inaczej mówiąc są z natury słabymi przewodnikami ciepła, ponieważ praktycznie nie mają wolnych elektronów dostępnych dla mechanizmów przewodzenia, takich jak metale.
Przewodność cieplna polimerów wzrasta wraz ze wzrostem objętościowej zawartości wypełniacza (lub zawartości włókien; z reguły do ok. 20% udziału objętościowego). Przyczyną tego stanu rzeczy jest oczywiście wyższa przewodność cieplna wypełniaczy nieorganicznych, która zwiększa przewodność cieplną wypełnionych polimerów. Z kolei pianki polimerowe wykazują wyraźny spadek przewodzenia ciepła na skutek wprowadzenia do struktury wypełniaczy gazowych. Zwiększenie liczby zamkniętych komórek w piance minimalizuje przewodzenie ciepła przez konwekcję dodatkowo poprawiając izolacyjny charakter materiału. Należy także dodać, że przewodność cieplna stopów wzrasta wraz z ciśnieniem hydrostatycznym, a ściśliwość tworzyw sztucznych dodatkowo wywiera odwrotny wpływ na izolację termiczną, ponieważ zwiększa gęstość upakowania cząsteczek. Inne czynniki wpływające na przewodność cieplną to gęstość materiału, wilgotność materiału i temperatura otoczenia. Wraz ze wzrostem gęstości, wilgotności i temperatury wzrasta również przewodność cieplna.
Izolacyjność termiczną tworzyw sztucznych ocenia się poprzez pomiar przewodności cieplnej. Przewodzenie ciepła to innymi słowy zdolność do przenoszenia ciepła, która w przypadku tworzyw amorficznych w temperaturze 0-200°C mieści się z reguły w zakresie 0,125-0,200 W/mK.
Ponieważ przewodzenie ciepła w polimerach opiera się na ruchu molekuł oraz poprzez wiązania wewnątrzcząsteczkowe międzycząsteczkowe, zmiany strukturalne m.in. sieciowanie w materiałach termoutwardzalnych i elastomerach zwiększają przewodność cieplną, ponieważ wiązania van der Waalsa są stopniowo zastępowane wiązaniami walencyjnymi powodującymi większą przewodność cieplną.
Alternatywnie, zmniejszenie długości wiązania lub czynników powodujących wzrost struktur nieuporządkowanych lub wolnej objętości (przestrzeni) w polimerach skutkuje zmniejszeniem przewodności cieplnej, a tym samym zwiększeniem izolacji termicznej. Stąd też jest oczywistym, że obecność fazy krystalicznej i wzrost stopnia krystaliczności w polimerach powoduje lepsze upakowanie cząsteczki, a tym samym zwiększoną przewodność cieplną.
W ostatnim czasie bardzo rozwinął się trend modyfikacji tworzyw termoplastycznych w kierunku zwiększenia przewodnictwa cieplnego i zdolności materiałów polimerowych do rozpraszania ciepła bez istotnego wzrostu temperatury detalu w aplikacjach, gdzie tworzywa zastępują metale.
W prezentacji zostaną przedstawione wyniki prac B+R, realizowanych w ramach projektu „Bon na Innowacje 2022-2023” wspólnie z Politechniką Rzeszowską dla firmy POLIAMID Kłodzko pt. „Usługi BADAWCZO-ROZWOJOWE w zakresie materiału polimerowego o dobrych właściwościach izolacyjnych i mechanicznych, mającego zastosowanie w produkcji pierścieni dystansowych do rur preizolowanych”.Istotą działania była realizacja prac badawczo-rozwojowych mających na celu możliwość opracowania nowego materiału (termoplastycznego tworzywa sztucznego) przeznaczonego do formowania wtryskowego o istotnie zmodyfikowanej charakterystyce cieplnej, tj. obniżonym współczynniku przewodzenia ciepła lambda l i/lub technologii przetwórstwa mogących znaleźć zastosowanie dla potrzeb wielkotonażowej produkcji wyrobów stosowanych do instalacji i rurociągów.
PREZENTACJA DO POBRANIA NA STRONIE WWW.PLASTINVENT.PL
-
Jacek SZCZERBA
-
Prezes Zarządu
-
GENPLAST Sp. z o.o.
-
35-328 RZESZÓW
-
Miodowa 24
-
+48 600 301 572
-
jacek.szczerba@genplast.pl
-
www.genplast.pl
