Termisk isolering – Översikt över klasser och tillämpningsområden

Isolering är ett viktigt ämne i modern teknik och industri som går långt utöver att bara hålla byggnader varma. Oavsett om det gäller elektrisk isolering av motorer, termisk isolering av rörledningar eller skydd mot extrema temperaturer i industriella processer är rätt isolering avgörande för effektiviteten, säkerheten och hållbarheten hos system och utrustning. Inom elektroteknik spelar isolerande materialklasser en viktig roll för att säkerställa att elektriska maskiner kan fungera tillförlitligt under extrema förhållanden. Vad exakt är isolerande material, och hur bidrar de till att öka effektiviteten och säkerheten i industriella processer? Du kommer att få reda på det i följande artikel.

Vad är isolering?

Syftet med isolering är att förhindra eller minska ett oönskat energiflöde (el, värme) eller ämnen som annars skulle kunna leda till skada och funktionsförlust. Man skiljer mellan termisk och elektrisk isolering. Elektrisk isolering avser uteslutande flödet av elektrisk energi, medan termisk isolering avser överföring av värme eller kyla.

Termisk kontra elektrisk isolering

Termisk isolering avser användning av material och system som styr och minimerar värmeflödet mellan olika områden. I industriella tillämpningar, såsom inom maskinteknik, är termisk isolering avgörande för att optimera energieffektiviteten, säkerställa processstabilitet och öka driftsäkerheten. Genom att minska värmeförlusterna i värme- och kylsystem kan energiförbrukningen minskas avsevärt. Dessutom skyddar termisk isolering både personal och utrustning mot extrema temperaturer som är vanliga i industriella miljöer.

Termiska klasser enligt DIN 60085

DIN EN 60085 hänvisar till termisk klassificering av elektriska isolerande material och isolerande system. Det handlar om elektrisk isolering i samband med dess termiska stabilitet. Standarden fastställer hur isolerande material och system som används i elektriska maskiner och utrustning klassificeras med avseende på deras högsta tillåtna driftstemperaturer. Målet är att säkerställa att dessa material fungerar tillförlitligt under termisk stress utan att förlora sina isolerande egenskaper. De olika klasserna av isolerande material identifieras med bokstäver eller siffror, som var och en motsvarar en högsta tillåten driftstemperatur.

Följande isoleringsmaterialklasser är differentierade enligt följande:

Isoleringsmaterialklasserna F och H är vanliga för isoleringssystem i elektriska maskiner och motorer. Isolerande system i denna klass säkerställer att maskiner fungerar tillförlitligt under höga belastningar och svåra förhållanden i industriella miljöer. Till exempel kan en motor avsedd för isoleringsmaterial klass F säkert arbeta vid en maximal driftstemperatur på 155 °C, medan en klass H-motor tål temperaturer upp till 180 °C.

Isolerande ämnen och isolerande material

Värmeisolerande material används i industriella tillämpningar för att minimera värmeförluster, öka energieffektiviteten och göra arbetsmiljöer säkrare. Termiska isolatorer används i branschen i en mängd olika applikationer, inklusive isolering av rörledningar, ugnar och annan utrustning och system som genererar eller hanterar höga temperaturer.

På grund av deras egenskaper är vissa material särskilt lämpliga för användning som isolering. Polyuretangummi och skum kan användas över ett brett temperaturområde, de är i allmänhet begränsade till måttliga temperaturer upp till ca 80-100 ° C, medan allmänna gummin har mycket hög temperaturbeständighet. Silikongummi tål till exempel temperaturer över 250 °C.

Isoleringspaneler som isolerande komponenter

Isoleringspaneler är komponenter som är speciellt utvecklade för termisk isolering. Typiska material som består av isoleringspaneler är till exempel polystyren, glasull, extruderskum eller polyuretan. Varje material har speciella egenskaper, inte bara relaterade till värmeledningsförmåga, utan också till brandskydd eller fuktbeständighet.

MISUMI-isoleringspaneler

MISUMI erbjuder ett omfattande sortiment av isoleringspaneler. Dessa består av laminerade värmebeständiga glasfiberfilmer (för ramen) och kompositmaterial med hög värmebeständighet. Det finns olika varianter, till exempel en standardversion för användning som normalt konstruktionsmaterial för värmepressar eller distanser. Dessutom finns det också versioner som är utformade för att tåla höga eller mycket höga temperaturer. Dessa kan ha en hög värmebeständighet på upp till 1000 °C. MISUMI:s termiskt isolerande paneler ger överlägsen termisk isolering för att förbättra och säkerställa en säkrare driftsmiljö.

Användningsanvisningar för isoleringspaneler

Det finns några specialfunktioner tillgängliga i isoleringspaneler som bör övervägas för en framgångsrik tillämpning, till exempel:

• värmeisolerande paneler kan lätt gå sönder. Därför ska en bricka alltid användas när panelen dras åt. Skruva inte in den för hårt.
• Så snart isoleringspanelerna blir mättade med fukt kan sprickor uppstå och prestandan kan försämras. Därför ska de endast förvaras och användas i en torr miljö.
• Rök eller lukt kan utvecklas vid mycket höga temperaturer. Även om de inte är skadliga för din hälsa bör isoleringspaneler endast användas i välventilerade miljöer.

Egenskaper för termisk isolering

Termisk isolering kan beskrivas eller kvantifieras med olika parametrar. Dessa parametrar utgör grunden för att fatta beslut vid val av lämpligt isoleringsmaterial för olika tillämpningar. Termisk isolerings egenskaper inkluderar exempelvis:

• Termisk konduktivitet: Termisk konduktivitet är ett mått på ett materials förmåga att leda värme. Det mäts i watt per meter per Kelvin (W/m * K). Lägre värden innebär bättre isolering.
• Termiskt motstånd: Termiskt motstånd, eller även kallat R-värde, är ett mått på motståndet hos ett ämne eller ett material till värmeflödet. Det anges i kvadratmeter Kelvin per watt (m²K/W). Ju högre termiskt motstånd, desto bättre är isoleringen.
• Koefficient för värmeöverföring: Värmeöverföringskoefficienten, även kallad U-värde, indikerar värmeflödet genom en komponent om temperaturen på utsidan är annorlunda än temperaturen på insidan. En låg värmeöverföringskoefficient indikerar att materialet tillåter lite värme att passera och är en bra isolator.
• Specifik värmekapacitet: Den specifika värmekapaciteten avser den värmemängd som krävs för att öka temperaturen hos en viss massa av ett material. Detta värde anges i joule per kilogram och Kelvin (J/kgK). Ju högre specifik värmekapacitet, desto mer värme kan absorberas av materialet.
• Brandbeteende: Brandbeteendet avser ett materials förmåga att motstå brand och höga temperaturer. Det indikerar om det är brandfarligt eller avger rök och gifter i händelse av brand.

Vid val av lämpligt isolerande material måste de specifika kraven för en applikation utvärderas noggrant. Vid planering av isoleringstillämpningar måste säkerhetsreserver alltid inkluderas för att hantera oväntade påfrestningar eller extrema förhållanden. Dessa reserver säkerställer att isoleringsmaterialet fungerar tillförlitligt även under ogynnsamma förhållanden och uppfyller systemkraven. Effekten av termiska expansioner och risken för fel på grund av mekaniska påfrestningar bör också beaktas. Att integrera säkerhetsreserver i planeringsfasen ökar systemets robusthet och säkerställer att isoleringen fungerar effektivt och tillförlitligt.

Tillämpningar av termisk isolering

Termisk isolering appliceras på en mängd olika områden. Inom maskinteknik och industriell tillverkning förbättrar termisk isolering energieffektiviteten, optimerar processer och ökar den totala säkerheten. Inom maskinteknik förbättrar isoleringspaneler värme- och kylsystemens effektivitet genom att minimera värmeförluster och förbättra temperaturregleringen.

Termisk isolering i formsprutningsmaskiner

Formsprutningsmaskiner används för produktion av komplexa plastdelar. Denna process kräver betydande mängder energi och det innebär höga temperaturer. Genom att värma upp plastgranulat upp till smältpunkten kan plasten bearbetas i formsprutningsmaskinen. Termisk isolering används i formsprutningsmaskiner för att säkerställa en jämn temperaturfördelning och för att förhindra att smältan kyls ner å ena sidan. Å andra sidan bör isoleringen minimera värmeförluster, öka driftsäkerheten och minska energiförbrukningen.

För ytterligare information och tips om maskininställningar för formsprutningsmaskiner, se Blog Plastic Injection Molding - Machine Settings.

Industriell rörisolering

I industriella processer isoleras rör bland annat för att minska värmeöverföringen av varma eller kalla medier till miljön. Detta ökar inte bara skyddet för arbetstagare från potentiellt farliga yttemperaturer i rören, utan förhindrar också kondens på utsidan av kylledningar, vilket kan leda till korrosion.

Isoleringspaneler i metallbearbetning

Inom metallbearbetningsindustrin används värmeugnar för värmebehandling för att förändra metallens mekaniska egenskaper genom processer som härdning, tempering och glödgning. Termisk isolering är särskilt viktigt här. Isoleringspaneler tillverkade av högtemperaturresistenta kompositmaterial minskar värmeförlusten och möjliggör samtidigt en jämnare fördelning av temperaturen i ugnen. Kompositmaterial som används i isoleringspaneler för ugnar är särskilt utformade för att motstå extrema temperaturer. Keramiska fiberkompositer är till exempel kända för sin utmärkta värmebeständighet och låga värmeledningsförmåga.