Sprey Poliüretan Köpük Nedir?
Günümüzde ısı yalıtımı (termal izolasyon) enerji tasarrufu anlamında en büyük etkiye sahip faktördür. Bu noktada kapalı hücre yapısına sahip rijit poliüretan köpük dünyada bilinen en düşük ısı transfer katsayısına sahip (0,018-0,022 W/mK) malzemedir. Bu tip poliüretan köpük, ısı yalıtımı istenen yüzeye sprey şeklinde kolayca uygulanabilir. Poliüretan püskürtüldüğü yüzeye yapışarak şişer ve 20-40 kg/m3 yoğunlukta bir köpük tabakası oluşturarak etkili bir ısı yalıtımı sağlar.
Sprey Poliüretan Köpük Nasıl Uygulanır?
Bu tip poliüretan köpüğü uygulamak için bir sprey makinesine ihtiyaç vardır. Bu makine poliol ve izosiyanat bileşenlerini varillerinden pompaları ile çekerek 35-45oC sıcaklığa ısıtır ve poliol ve izosiyanat hortumlarına yüksek basınç ile pompalar. Bileşenlerin soğumasını
önlemek için hortum da aynı sıcaklığa ısıtılmaktadır.
Poliol ve izosiyanat bileşenlerin hortumları 15-30 m’lik uzunluk sonunda tabancanın karıştırma haznesinde birleşirler. Tabancaya yüksek basınç ile gelen bu hammaddeler tetik çekildiği anda birbirleri ile karışırlar ve yine tabancaya gelen basınçlı hava yardımıyla yüzeye püskürtülürler.
Poliol ve izosiyanat bileşenleri birbirleri ile karıştığı anda reaksiyona girerler ve yüzeye çarptıkları anda şişmeye başlarlar ve poliüretan köpük yapısını oluştururlar. Saniyeler
içinde şişen poliüretan köpük etkin bir ısı yalıtımı tabakası meydana getirir.
Sprey Poliüretan Köpüğün Isı Yalıtımı
Sprey poliüretan köpükler, hem kimyasal şişirici ajan (su) hem de fiziksel şişirici ajanla (kaynama noktası düşük hidrokarbonlar) şişerler. Bu tip köpükler büyük ölçüde kapalı hücreli olduğu için bu şişirici ajanlardan çıkan gazlar (karbondioksit ve hidrokarbon
gazları) köpüğün hücre yapısının içinde hapsolur. Bu noktada köpüğün ısı yalıtımının tersi olan ısı iletimi aşağıdaki üç parametreden etkilenir.
• Poliüretan katı maddenin ısı iletimi,
• Hücre içinde hapsolmuş gazların ısı iletimi,
• Köpüğün yoğunluğu ve hücrelerin büyüklüğü.
Poliüretan köpük yapısında kullanılan bazı maddelerin oda sıcaklığındaki ısı iletim katsayıları (ʎ) aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Poliüretan katı maddenin ısı iletimi sabittir ancak genelde ısı yalıtımı yoğunluklarında (20-50 kg/m3) poliüretan katı madde köpük yapısının hacmen yalnızca %5’ini oluşturur. Dolayısıyla
köpüğün ısı iletimi büyük ölçüde kullanılan şişirici gaz türünün ısı iletimine bağlıdır.
Şişirici gazın seçimi ısı iletim katsayısı, alevlenebilirliği, çevresel kanunlar ve malzemenin fiyatı göz önüne alınarak yapılır. Köpüğün ısı iletimi köpüğün yoğunluğuyla beraber artar (yalıtım azalır) çünkü içindeki gazlar için daha az yer kalır ve radyasyon etkisi artar. Poliüretan köpüğün hedeflenen ısı iletimi 0,020 W/m.K veya daha az olmalıdır.
Minimum ısı iletimine ulaşmak için köpük düşük bir yoğunlukta olmalıdır ancak hücreleri de şişirici gazın dışarı kaçmasını engelleyecek kadar kapalı olmalıdır. Aksi takdirde hidrokarbon gazı havayla yer değiştirir ve bunun sonucunda köpüğün ısı iletimi artar ve yalıtım özellikleri azalır. Diğer taraftan eğer hücreler tamamen kapalıysa (>%95) ve yoğunluk düşükse (<25
kg/m3) rijit köpük çekme eğilimine sahip olur.
Düşük yoğunluklardaki çekme problemini aşmak için hücreler yüksek bir oranda açık olmalıdır ki bu da yukarıda belirtildiği gibi tekrar ısı iletimini artırır. Ayrıca köpüğün mukavemeti de göz önüne alınmalıdır, çünkü düşük yoğunluk köpükler mekanik olarak zayıftır.
Sonuç olarak yalıtım köpüğünün tasarımı bir denge ve optimizasyon konusudur. Siklo-pentanla şişirilmiş bir köpüğün ısı iletim katsayısı ve sıkıştırma mukavemeti farklı yoğunluklar için aşağıda verilmiştir.
Tablodan görüldüğü üzere, eğer köpük ters tavan yalıtımı içinse (üzerinde yürünmeyecek), köpük için doğru yoğunluk 20-25 kg/m3 ve eğer köpük teras yalıtımı içinse doğru yoğunluk 30-40 kg/m3’tür.
Sprey poliüretan köpüklerin uygulama sırasında serbest yoğunluklarına göre bir yoğunluk artışları vardır. Uygulama yoğunluğu serbest yoğunluğun 1,3-1,4 katı bir yoğunluğa ulaşır. Yani 20-25 kg/m3 uygulama yoğunluğu için köpüğün serbest yoğunluğu 15-18 kg/m3 olmalıdır.
Poleks Kimya her çeşit yalıtım uygulaması için sprey köpüklerde 12 kg/m3’ten 40 kg/m3’e kadar değişen serbest yoğunluklarda köpük sistemleri üretmekte ve uygulamacıların doğru yoğunluktaki sprey köpüğü seçmelerine yardımcı olmaktadır.
Kaynakça
Soloveva O., Solovev S., Vankov Y., Experimental Studies of the Effective Thermal Conductivity of Polyurethane Foams with Different Morphologies, MDPI Processes 10: 2257, September 2022.
Yakushin V. And Pauliks R., Properties of Polyurethane Foam with 4th Generation Blowing Agent, e-polymers 21: 763-769, September 2021.
Carrico C., Fraga T., Carvalho V., Polyurethane Foams for Thermal Insulation Uses, MDPI Molecules 22: 1091, April 2017.
Federation of European Rigid Polyurethane Foam Associations, Thermal Insulation Materials Made of Rigid Polyurethane Foam, October 2007.
Jarfelt U. and Ramnas O., Thermal Conductivity of Polyurethane Foam : Best Performance, 10 th International Symposium on District Heating and Cooling, Sept. 3-5 2006.
Yücel Aktay
Ar-Ge ve Teknik Destek Müdürü
Poleks Kimya
