Существует множество типов изоляции, используемых во всем мире в различных приложениях. Типы используемых изоляционных материалов включают пены (полистирол, полиуретан, полиизоцианурат и полиэтилен), волокна (стекло, минеральная вата, целлюлоза, кремний) и порошки.
Резюме
Эти материалы используются во многих различных конфигурациях. Среди них — полужесткие и жесткие плиты, блоки, вдуваемые материалы и вакуумные панели. Лучшая изоляция зависит от конкретного применения.
Изоляция используется для снижения потока энергии в ряде различных приложений. Основные области применения включают строительство, бытовую технику и транспортировку товаров. Эффективность изоляции обычно измеряется двумя факторами: значением R и теплопроводностью. Значение R обычно используется при обсуждении изоляции, используемой в строительстве. В случае значения R, чем выше число, тем лучше изолятор. Значение теплопроводности чаще используется при обсуждении транспортировки товаров и научных приложений, особенно в фармацевтической и биологической продукции. Теплопроводность — это скорость, с которой тепло передается через материал. Чем ниже значение теплопроводности, тем лучше изолятор. В этом документе мы рассмотрим использование вакуумных изоляционных панелей при транспортировке фармацевтической и биологической продукции.
Когда требуется длительный контроль температуры, VIP является превосходной изоляцией. Существует четыре основных фактора, которые определяют производительность VIP с точки зрения его эффективности как изолятора, барьерной пленки, материала сердечника, осушителей/геттеров и уровня вакуума.
Изображение предоставлено Эвери Деннисон-Ханитой.
Уровень вакуума
Уровень вакуума — это первая буква термина VIP (вакуумная изоляционная панель). Вакуум определяется как пространство без каких-либо частиц. Эффективность вакуума в поддержании температуры можно продемонстрировать на примере традиционного термоса, который будет сохранять ваш любимый напиток горячим или холодным в течение всего дня, или термоса, который будет сохранять ваш суп горячим или любимый десерт холодным, пока не придет время есть. Эта же теория минимизирует передачу энергии с одной стороны вакуумной изоляционной панели на другую. Это то, что сохраняет холод с одной стороны и тепло с другой. В процессе производства VIP пространство между двумя слоями барьерной пленки вакуумируется, чтобы удалить как можно больше частиц воздуха и водяного пара. Вакуум измеряется относительно атмосферного давления. Чем больше разница между внутренним давлением VIP и атмосферным давлением, тем лучше будут эксплуатационные характеристики VIP.
Барьерная пленка
Материал, который отделяет внутреннюю часть VIP от внешней атмосферы и поддерживает вакуум, — это барьерная пленка. Цель барьерной пленки — минимизировать перенос частиц (воздуха и водяного пара) между внутренней частью VIP и внешней частью, тем самым поддерживая вакуум. Обычно используются два куска барьерной пленки, которые запечатываются вместе, образуя оболочку. Слой(и) структуры пленки обеспечивают барьер, как обсуждалось, а также герметизирующий слой, чтобы гарантировать отсутствие утечки между внутренними и внешними слоями панели. Барьерная пленка также содержит основной материал на внутренней стороне оболочки и помогает определить форму панели. Барьерная пленка обычно представляет собой многослойную ламинированную структуру, потенциально состоящую из множества различных типов материалов.
Примерами различных материалов, которые обычно используются, являются полипропилен, полиэтилен, нейлон, алюминий, ПЭТ (полиэтилентерефталат) и их комбинации. Эти слои объединяются для обеспечения наиболее эффективного барьера для предотвращения переноса частиц снаружи внутрь. В зависимости от конкретных требований и желаний производителя используются различные комбинации от одного слоя до семи-девяти слоев.
Дополнительной проблемой для дизайнеров является «краевой эффект», вызванный типом используемой барьерной пленки. Многие из наиболее эффективных структур барьерной пленки используют слои металлических материалов, которые являются очень хорошими барьерами для предотвращения переноса частиц. С другой стороны, эти металлические слои также являются очень хорошими проводниками энергии. Эти слои могут передавать энергию с одной стороны, вокруг края VIP, на другую сторону (краевой эффект), и по сути сводят на нет большую часть цели VIP. Существует много различных методов минимизации или предотвращения этого «краевого эффекта» путем модификации слоев барьерной пленки и даже использования различных типов пленки на каждой стороне VIP. Лучшие барьерные пленки обеспечат эффективный вакуумный барьер, а также минимизируют краевой эффект.
Основной материал
Третьим основным компонентом вакуумных изоляционных панелей является материал сердечника. Материал сердечника должен быть достаточно плотным, чтобы сохранять свою форму в вакууме, но не настолько плотным, чтобы передавать энергию через толщу панели. На протяжении многих лет для компонента сердечника в вакуумных панелях использовалось множество различных материалов. К этим материалам относятся стекловолокно, кремниевые волокна, пены, минеральная и стекловата, а также порошки, как дымящиеся, так и пирогенные кремниевые, и аэрогели кремниевых. Лучшими материалами сердечника являются микропористые структуры, которые не обеспечивают непрерывного пути для передачи энергии с одной поверхности на другую и фактически нарушают поток энергии. Микропористая структура позволяет удалить все частицы, которые могли бы передавать энергию, во время процесса вакуумирования. Хороший материал сердечника также обеспечит постоянную и плотную размерную стабильность и выдержит давление от уровня вакуума в панели. Размерная стабильность позволит обеспечить постоянные размеры и хорошую плотную посадку при сборке коробок и транспортных контейнеров с использованием VIP.
Осушитель и/или газопоглотитель
Четвертым важным компонентом вакуумных изоляционных панелей является осушитель и/или геттер. Целью этих компонентов является поглощение любого водяного пара (осушитель) или газообразных частиц (геттер), которые все еще могут присутствовать внутри вакуумной панели, а также поглощение тех частиц, которые могут попасть в герметичную панель через шов или из-за проницаемости материала барьерной пленки. Существует много различных типов материалов, используемых для осушителей и геттеров, среди которых оксид кальция, цеолит и силикагель. Геттеры могут быть разработаны для конкретных газов, которые они должны поглощать.
Заключение
Выбор материалов VIP может быть адаптирован для каждого применения. Было продемонстрировано, что теплопроводность до 1.15 мВт/мК (R >95) возможна при правильном сочетании материала сердцевины из микростекловолокна, уровня вакуума, осушителей/геттеров и структуры барьерной пленки. Рассмотрение долговечности, прочности, уровня изоляции и стоимости поможет определить, какой тип VIP лучше всего подходит для данного применения.
Чтобы узнать больше о том, как вы можете воспользоваться услугами CSafe, Связаться.
Ближайший к вам торговый представитель готов помочь вам максимально увеличить эффективность жизненно важных терапевтических средств.