Wereldwijd worden er vele soorten isolatie gebruikt in uiteenlopende toepassingen. De gebruikte isolatiematerialen zijn onder andere schuim (polystyreen, polyurethaan, polyisocyanuraat en polyethyleen), vezels (glaswol, minerale wol, cellulose, silica) en poeders.
Samenvatting
Deze materialen worden in veel verschillende configuraties gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan semi-rigide tot rigide platen, blokken, inblaasmaterialen en vacuümpanelen. De beste isolatie hangt af van de specifieke toepassing.
Isolatie wordt gebruikt om de energiestroom in een aantal verschillende toepassingen te verminderen. De belangrijkste toepassingen zijn onder meer de bouw, apparatenbouw en het transport van goederen. De prestaties van isolatie worden doorgaans gemeten met twee factoren: de R-waarde en de thermische geleidbaarheid. De R-waarde wordt vaak gebruikt bij isolatie in de bouw. In het geval van de R-waarde geldt: hoe hoger de waarde, hoe beter de isolator. De thermische geleidbaarheid wordt vaker gebruikt bij het transport van goederen en wetenschappelijke toepassingen, met name in farmaceutische en life science-producten. Thermische geleidbaarheid is de snelheid waarmee warmte door een materiaal wordt overgedragen. Hoe lager de thermische geleidbaarheid, hoe beter de isolator. In deze whitepaper bespreken we het gebruik van vacuümisolatiepanelen bij het transport van farmaceutische en life science-producten.
Wanneer langdurige temperatuurbeheersing vereist is, is VIP een superieure isolatie. Er zijn vier hoofdfactoren die de prestaties van VIP bepalen met betrekking tot de effectiviteit als isolator: de barrièrefilm, het kernmateriaal, droogmiddelen/getters en het vacuümniveau.
Met dank aan Avery Dennison-Hanita.
Het vacuümniveau
Het vacuümniveau is de eerste letter van de term VIP (Vacuum Insulated Panel). Vacuüm wordt gedefinieerd als een ruimte zonder deeltjes. De effectiviteit van een vacuüm bij het handhaven van een temperatuur kan worden aangetoond door de traditionele thermoskan die uw favoriete drankje de hele dag warm of koud houdt, of de thermoskan die uw soep warm of favoriete dessert koud houdt tot het tijd is om te eten. Dezezelfde theorie minimaliseert de energieoverdracht van de ene kant van een vacuümgeïsoleerd paneel naar de andere. Dit is wat de kou aan de ene kant en de warmte aan de andere kant houdt. Tijdens het productieproces van VIP wordt de ruimte tussen de twee lagen van de barrièrefolie geëvacueerd om zoveel mogelijk lucht- en waterdampdeeltjes te verwijderen. Het vacuüm wordt gemeten in relatie tot de atmosferische druk. Hoe groter het verschil tussen de interne VIP-druk en de atmosferische druk, hoe beter de prestaties van de VIP zullen zijn.
De Barrièrefilm
Het materiaal dat de binnenkant van het VIP scheidt van de buitenatmosfeer en het vacuüm in stand houdt, is de barrièrefolie. Het doel van de barrièrefolie is om de overdracht van deeltjes (lucht en waterdamp) tussen de binnenkant van het VIP en de buitenkant te minimaliseren en zo het vacuüm te behouden. Over het algemeen worden twee stukken barrièrefolie gebruikt en aan elkaar geseald om een omhulsel te vormen. De laag/lagen van de foliestructuur vormen een barrière, zoals besproken, en een afsluitlaag om lekkage tussen de binnen- en buitenlaag van het paneel te voorkomen. De barrièrefolie bevat ook het kernmateriaal aan de binnenkant van het omhulsel en helpt de vorm van het paneel te definiëren. De barrièrefolie bestaat meestal uit een meerlaagse laminaatstructuur, mogelijk samengesteld uit verschillende soorten materialen.
Voorbeelden van veelgebruikte materialen zijn polypropyleen, polyethyleen, nylon, aluminium, PET (polyethyleentereftalaat) en combinaties daarvan. Deze lagen worden gecombineerd om de meest effectieve barrière te vormen tegen de overdracht van deeltjes van buiten naar binnen. Afhankelijk van de specifieke eisen en wensen van de fabrikant worden er veel verschillende combinaties gebruikt, variërend van één laag tot wel zeven tot negen lagen.
Een extra zorg van ontwerpers is het 'randeffect' dat wordt veroorzaakt door het type barrièrefolie dat wordt gebruikt. Veel van de effectievere barrièrefoliestructuren gebruiken lagen metaalmateriaal, die zeer goede barrières vormen om deeltjesoverdracht te voorkomen. Aan de andere kant zijn deze metaallagen ook zeer goede energiegeleiders. Deze lagen kunnen energie van de ene kant, langs de rand van het VIP, naar de andere kant overbrengen (randeffect), en daarmee in wezen het doel van het VIP tenietdoen. Er zijn veel verschillende methoden om dit 'randeffect' te minimaliseren of te voorkomen, door de lagen van de barrièrefolie aan te passen en zelfs verschillende soorten folie aan elke kant van het VIP te gebruiken. De beste barrièrefolies bieden een effectieve vacuümbarrière en minimaliseren tegelijkertijd het randeffect.
Het kernmateriaal
De derde belangrijke component van vacuümgeïsoleerde panelen is het kernmateriaal. Het kernmateriaal moet dicht genoeg zijn om zijn vorm in vacuüm te behouden, maar niet zo dicht dat het energie door de dikte van het paneel transporteert. Door de jaren heen zijn er veel verschillende materialen gebruikt voor de kerncomponent in vacuümpanelen. Deze materialen omvatten glasvezels, silicavezels, schuim, minerale en glaswol, evenals poeders, zowel pyrogene als pyrogene silica en silica-aerogels. De beste kernmaterialen zijn microporeuze structuren die geen continu pad bieden voor energieoverdracht van het ene oppervlak naar het andere en de energiestroom zelfs verstoren. Een microporeuze structuur zorgt ervoor dat alle deeltjes die energie zouden overdragen, tijdens het evacuatieproces worden verwijderd. Een goed kernmateriaal zorgt ook voor een consistente en strakke maatvastheid en is bestand tegen de druk van het vacuümniveau in het paneel. Maatvastheid zorgt voor consistente afmetingen en een goede, strakke pasvorm bij het bouwen van dozen en zeecontainers met VIP.
Het droogmiddel en/of de getter
Het vierde essentiële onderdeel van vacuümgeïsoleerde panelen is een droogmiddel en/of getter. Deze componenten hebben als doel om waterdamp (droogmiddel) of gasvormige deeltjes (getter) te absorberen die zich mogelijk nog in het vacuümpaneel bevinden, en om deeltjes te absorberen die via de naad of door de permeabiliteit van het barrièrefoliemateriaal het afgedichte paneel kunnen binnendringen. Er zijn veel verschillende soorten materialen die worden gebruikt voor droogmiddelen en getters, waaronder calciumoxide, zeoliet en silicagel. Getters kunnen worden ontworpen voor de specifieke gassen die ze moeten absorberen.
Conclusie
De keuze van VIP-materialen kan voor elke toepassing worden afgestemd. Het is aangetoond dat thermische geleidbaarheid tot 1.15 mW/mK (R >95) mogelijk is met de juiste combinatie van microglasvezelkernmateriaal, vacuümniveau, droogmiddelen/getters en de structuur van de barrièrefilm. Rekening houdend met levensduur, duurzaamheid, isolatieniveau en kosten, zal helpen bepalen welk type VIP het meest geschikt is voor een bepaalde toepassing.
Wilt u meer weten over hoe u kunt profiteren van het serviceaanbod van CSafe? Neem gerust contact op!.
Uw dichtstbijzijnde vertegenwoordiger staat klaar om u te helpen het effect van uw levensreddende therapieën te maximaliseren.