Optymalizacja własności próżniowych paneli izolacyjnych
Próżniowy panel izolacyjny (VIP) to rodzaj izolatora termicznego wytworzonego poprzez owinięcie rdzenia z materiału o niskiej gęstości foliową osłoną i usunięcie powietrza. Panele VIP wykorzystuje się w wielu zastosowaniach, na przykład w domowych chłodziarkach i zamrażarkach, termoizolacyjnych pojemnikach transportowych i budynkach. W porównaniu z tradycyjnymi materiałami izolacyjnymi, takimi jak poliuretan, panele VIP są cieńsze i lżejsze, a zapewniają takie same własności izolacyjne. W ramach finansowanego przez UE projektu INNOVIP poszukiwano rozwiązań, które obniżą koszt i zwiększą wydajność produkcji takich paneli.
Proszek o niskiej gęstości
Zwykle rdzeń panelu VIP wykonany jest z perlitu lub włókniny silikonowej, wzmocnionych włóknami usztywniającymi, a następnie sprasowanych tak, aby uzyskać odpowiedni kształt. „Wykorzystujemy materiały mikroporowate, ponieważ obecność bardzo małych porów wiąże się z dobrymi własnościami izolacyjnymi”, wyjaśnia Christoph Sprengard, koordynator projektu INNOVIP. „Niestety materiały tego typu są raczej drogie”. Pracując w instytucie FIW München, Sprengard kierował pracami konsorcjum zrzeszającego 13 grup branżowych i badawczych z całej Europy. Celem było opracowanie innowacyjnych rozwiązań do wykorzystania w panelach VIP. W rezultacie uzyskano nowe wypełnienie rdzenia pozbawione włókien usztywniających – tańsze i zapewniające taki sam poziom izolacji. „Zastosowanie samego proszku sprawia, że panel VIP ma lepsze własności, ale uniemożliwia to uzyskanie sprasowanej płyty”, mówi Sprengard. „Zastąpiliśmy więc płytę prasowaną innym rozwiązaniem”. Sprengard i jego współpracownicy zmodyfikowali proces produkcji, używając luźnego proszku w osłonie zamiast sztywnego prasowanego rdzenia. Niestety wiązało się to z jedną zasadniczą wadą – proszek nie był sprasowany, przez co panel nie miał równych, ostrych krawędzi.
Pudełko na pizzę
Prostokątny kształt jest niezbędny w budownictwie, gdzie panele VIP muszą być ściśle dopasowane do izolowanego elementu. Zespół próbował uzyskać odpowiednie krawędzie poprzez wstrzykiwanie poliuretanu do osłony, ale okazało się to zbyt trudne i kosztowne. W zamian opracowano konstrukcję przypominającą opakowanie na pizzę: wypełnienie o niskiej gęstości umieszczono w kartonowym pudełku, a pudełko w osłonie. Kolejna innowacja wiązała się z poprawieniem właściwości osłony. Uzyskano trzy korzyści: zmniejszenie całkowitego kosztu produkcji panelu VIP, ograniczenie zjawiska mostka termicznego oraz redukcję ilości powietrza i wilgoci przenikających z czasem przez osłonę, co przełożyło się na lepsze własności izolacyjne. Zwiększono także sztywność warstw wierzchnich, aby wzmocnić konstrukcję paneli VIP i ułatwić ich przenoszenie. W tym celu zastosowano materiały takie jak ekspandowany polistyren, płyta gipsowa i poliuretan, w zależności od zamierzonego zastosowania.
Wielofunkcyjne środki powierzchniowo czynne
Dodatkowo opracowano nanopowłoki, które można nanieść na produkty. Różne powłoki mają za zadanie poprawę różnych parametrów użytkowych, na przykład zmniejszenie palności lub polepszenie własności antybakteryjnych. Prace zostały sfinansowane w ramach programu „Horyzont 2020”. „To była świetna okazja do doskonalenia istniejących rozwiązań i wymyślania nowych”, dodaje Sprengard. „Technologie, które opracowaliśmy, znalazły zastosowanie w wielu produktach, które wkrótce trafią na rynek”, mówi, nadmieniając, że część wyników prac udało się już skomercjalizować.
Słowa kluczowe
INNOVIP, próżnia, izolacja, próżniowe panele izolacyjne (VIP), folia, ciepło, pizza, wypełniacz, pory, gęstość, mikroporowatość
