پتوی سرامیکی نوعی از عایق‌های سرامیکی است که به شکل پتوی یکپارچه بافته شده است. پتوی سرامیکی از مواد خالص ذوب‌شده در دمای بسیار بالا و فیبر سرامیک اسپان با فرآیند سوزن‌زنی دوطرفه ساخته می‌شود و در عایق‌بندی دماهای بسیار بالا کاربرد دارد. پتوی سرامیکی عموماً به سه درجه استاندارد تجاری، با خلوص بالا و زیرکونیا تقسیم می‌شود. ویژگی مشترک هر سه نوع، وزن سبک و بازده حرارتی بالا، ذخیرۀ گرمایی کم، مقاومت بالا در برابر شوک گرمایی و خوردگی در محیط‌های اسیدی و قلیایی است.
از دیگر ویژگی‌های کاربردی این ماده، عدم وجود آزبست در ترکیب آن، نازک بودن و انعطاف‌پذیری، خاصیت ارتجاعی، قابلیت نصب ساده و سریع، مقاومت در برابر روغن‌های صنعتی، راحتی تغییر اندازه، مقاومت در برابر شوک الکتریکی، عایق صوتی و سرعت انتقال حرارت پایین است.
ویژگی‌های فیزیکی پتوی سرامیکی
پتوی سرامیکی با ضخامت و چگالی‌های متنوع، تحمل گرمایی بالایی در حدود ۱۲۶۰ درجه سانتی‌گراد (۲۳۰۰ فارنهایت)، مقاومت کششی ۴۰ تا ۱۲۰ کیلوپاسکال دارد.
فرآیند تولید پتوی سرامیکی
کالوئن، آلومینا و سیلیس به‌صورت پودر با هم ترکیب کرده و پس از تعیین نسبت و وزن مواد تشکیل‌دهنده، آن‌ها را وارد کوره می‌کنند. پس از ذوب شدن، مادۀ مذاب با فناوری هوای فشرده به قطرات تبدیل شده، در ادامه، با گردش در سانتریفیوژ تحت نیروی گریز از مرکز، به الیاف تبدیل می‌شود. طول الیاف به دست آمده بین ۱۰۰-۳۰۰ میلی‌متر و قطر آن ۳-۵ میکرون است. این الیاف با روش فیزیکی سوزن‌زنی به‌صورت لایه‌لایه به یکدیگر بافته می‌شوند. سوزن‌زنی روش بافت منسوج به‌صورت مستقیم از الیاف است که با حرکت سوزن به روش مکانیکی، الیاف مانند تارعنکبوت در کنار هم قرار می‌گیرند. همین روش بافت منجر به استحکام و جذب گرمایی پایین و انعطاف‌پذیری این ماده می‌شود.
در روش دیگر تولید پتوی سرامیکی که بیشتر برای تولید پتوی پلی کریستال مورد استفاده قرار می‌گیرد، برای ترکیب مواد اولیه از روش‌های شیمیایی استفاده می‌شود. این پتوها هزینۀ تولید زیادی دارند اما با مقاومت حرارتی بیشتری که دارند برای شرایط گرمایی بالاتر در صنایع نفت‌وگاز و هواوفضا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع پتوی سرامیکی
پتوهای سرامیکی عموماً بر اساس ویژگی‌هایشان تقسیم‌بندی می‌شوند. بر اساس میزان تحمل حرارت در انواع ۱۲۶۰ و ۱۴۵۰ درجۀ سانتی‌گراد و بر اساس چگالی و تراکم در انواع ۴۶، ۹۶ و ۱۲۸ تولید می‌گردند. دسته‌بندی دیگری بر اساس ضخامت نیز وجود دارد که به ۱ و ۲ اینچی تقسیم می‌شوند.
ازلحاظ ساختار نیز پتوی سرامیکی به سه دسته پشم سیلیکات قلیایی غیر آلی، پشم آلومینیوم سیلیکات و پشم پلی کریستال تقسیم می‌گردد. نوع اول حاوی مقادیری از اکسید روی، کلسیم و منگنز است و عموماً برای دماهای پایین‌تری (تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد) مورد استفاده قرار می‌گیرد. به همین جهت برای عایق‌کاری کوره‌های مداوم و تجهیزات خانگی مناسب‌تر است.
نوع دوم پتوی سرامیکی (ترکیب پشم آلومینیوم سیلیکات در نسبت‌های مساوی) متداول مورد استفاده در صنعت و برای دماهای بیش از ۹۰۰ درجۀ سانتی‌گراد مناسب است؛ و نوع سوم دارای مقادیر بیشتری از اکسید آلومینیوم و تحت فرآیندهای خاصی ترکیب و به پشم پلی کریستال تبدیل می‌شود. به دلیل عملیات تولید ویژه، این نوع پتوی سرامیکی قابلیت تحمل دمایی بالاتر از ۱۳۰۰ درجه را داراست.
ویژگی‌های مشترک و مهم همه انواع پتوی‌های سرامیکی، مقاومت بالا در برابر گرماست. در فرآیند تولید پتوی سرامیکی از چسب‌های طبیعی استفاده نمی‌شود بلکه الیاف با عملیات مکانیکی در کنار هم قرار می‌گیرند. به خاطر همین عملیات و به دلیل جوش پیوندهای ماده در حرارت بالا، پتوی سرامیکی سطح صافی دارد. این دو ویژگی منجر به افزایش مقاومت پتوی سرامیکی در برابر دمای بالا شده و از جذب گرما جلوگیری می‌کند. به‌علاوه، ماهیت الیاف گونۀ این ماده، ویژگی‌های مفید دیگری مانند جذب صدا و حتی گلوله را به آن اضافه می‌کند.
کاربردهای پتوی سرامیکی
پتوی سرامیکی کاربردهای متنوعی مانند استفاده در دیگ‌های بخار، کوره، ژنراتور و توربین دارد و در کاربردهای جزئی‌تر، این الیاف را می‌توان در ابعاد مناسب برش داد و به‌عنوان واشر، مهروموم و عایق مورد استفاده قرار داد. برخی از متداولترین کاربردهای آن عبارت‌اند از:
1-آسترکاری
به دلیل مقاومت حرارتی بالا، از پتوی سرامیکی در آسترکاری سیستم‌های حرارتی مانند کوره‌ها استفاده می‌شود. پتوی سرامیکی در انواع کوره‌های حرارتی و در عملیات حرارتی گوناگون مانند تولید کاشی و سرامیک، شیشه، ساخت آلیاژهای فلزی، ریخته‌گری، ساخت وسایل گوناگون و غیره کاربرد دارد. دمای این کوره‌ها باید همواره در مقدار ثابتی باقی بماند. استفاده از موارد عایق برای جلوگیری از هدررفت گرمایی از بدنه و درزهای احتمالی علاوه بر حفظ دمای موردنظر، میزان مصرف انرژی را برای گرم نگه‌داشتن کوره بهینه می‌کند. پتوی سرامیکی به دلیل قابلیت ذخیره گرمایی و انتقال حرارت بسیار پایین و همچنین مقاومت در برابر حرارت و سوختن، می‌تواند مادۀ مناسبی برای عایق‌کاری این کوره‌ها باشد.
علاوه بر کوره‌های صنعتی، برای آسترکاری اجاق‌های آشپزخانه‌های صنعتی، تنورها و سایر محفظه‌های گرمایی مانند دیگ‌های بخار که همواره باید بخار آب با دمای بالا را تأمین کنند از این ماده برای حفظ دما استفاده می‌گردد.
همچنین در صنایع ریخته‌گری فولاد نیز از پتوی سرامیکی برای عایق‌کاری نازل ریخته‌گری استفاده می‌شود تا از ورود هوا به مسیر قالب‌ها جلوگیری کند؛ چون در صورت ورود هوا به داخل قالب، قطعۀ ریخته‌گری شده یکپارچگی خود را از دست می‌دهد و دچار خلل و فرج می‌شود. همچنین این پوشش می‌تواند مانع خوردگی و اکسید شدن این نازل‌ها شود.
2-درزگیری
الیاف پتوی سرامیکی به این دلیل که محافظت مناسبی را در دماهای بالا فراهم می‌کند، ماده مناسبی برای درزگیری در برابر هواست.
3-در مصارف ساختمانی
به دلیل عملکرد مناسب پتوی سرامیکی در برابر صدا، از آن به‌عنوان عایق و نویزگیر و همچنین عایق حرارتی مناسب در بدنۀ دیوارهای داخلی ساختمان کارگاه‌ها، کارخانه‌ها و مراکزی که سروصدا و هدر رفت انرژی بالایی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ اما به دلیل جذب و حفظ رطوبت توسط این الیاف، معمولاً در دیواره‌های خارجی ساختمان‌ها مورد استفاده قرار نمی‌گیرد تا مبادا رطوبت فضای بیرونی به داخل ساختمان نفوذ کند.
4-سایر مصارف
مصارف دیگری نیز برای پتوی سرامیکی وجود دارد؛ ازجمله آن‌ها می‌توان به عایق‌بندی لوله‌های اگزوز وسایل نقلیه، عایق‌بندی وسایل حمل‌ونقل، لنت ترمز، عایق‌بندی صوتی در توربین‌ها و عایق‌بندی لوله‌های حامل مواد با دمای بالا، عایق کوره‌های اصلاحی، مهروموم کردن لوله، واشر و اتصالات به‌خصوص در صنایع نفت و گاز، افزایش مقاومت ساختمان‌ها و بناها با به کار بردن این الیاف و ایجاد بخش‌های عایق در صنعت ساختمان و استفاده به‌عنوان پارچه نسوز در لباس‌های ایمنی و ضد آتش اشاره کرد.
معایب پتوی سرامیکی
در مورد معایب جزئی پتوی سرامیکی می‌توان به عدم مقاومت بالا نسبت به محیط‌های به‌شدت اسیدی یا بازی و هزینه بسیار بالای آن‌ها اشاره کرد.
بررسی ایمنی پتوی سرامیکی
از آنجا که پتوی سرامیکی در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرد، مسائل ایمنی در به‌کارگیری این ماده بسیار اهمیت دارد. عموماً نباید پتوی‌های سرامیکی مورد استفاده در صنایع برای مصارف نسوز و عایق‌کاری، حاوی کروم باشند زیرا بر اساس مطالعات بر روی حیوانات، با آنکه شواهدی مبنی بر تأثیرات مخرب ازلحاظ احتمال بروز سرطان برای انسان وجود ندارد، اما بهتر است با این الیاف با احتیاط برخورد کرد.
الیاف به‌کاررفته در این نوع محصولات بسیار تیز هستند و ممکن است باعث تحریک پوست شوند. همچنین ممکن است ذرات تیز این الیاف دستگاه تنفسی را دچار حساسیت کنند. جهت جلوگیری از بروز چنین مشکلات پوستی و تنفسی در هنگام کار و جابجایی این محصول در ابعاد وسیع باید دقت نموده و موارد ایمنی را رعایت کرد. برخی از این موارد عبارت‌اند از:
- بهتر است از لباس‌های آستین‌بلند و دستکش استفاده شود.
- باید برای جلوگیری از استنشاق گردوغبار از محافظ سر و چشم مانند ماسک‌های تنفسی استفاده نمود.
- پس از دست‌زدن به الیاف سرامیکی، باید دست را با آب و صابون شست.
- در صورت تماس زیاد با این مواد، باید لباس‌ها به‌طور مرتب شسته شوند.
- در هنگام کار با این مواد، از کشیدن سیگار و خوردن و آشامیدن خودداری شود.
- باید محل‌های نگهداری و دپوی محصولات حاوی الیاف سرامیکی ازجمله پتوی سرامیکی تمیز باشد تا از تجمع ذرات جلوگیری گردد.
- در هنگام تمیزکاری حتماً باید از فیلترهای ذرات معلق با کارایی بالا استفاده شود.
- در صورت نیاز به جاروکشیدن، از آب استفاده گردد.
- از سوراخکاری و قطعه‌قطعه کردن بیش‌ازحد و مداوم این الیاف خودداری شود.
- علاوه بر همه این موارد، توصیه می‌شود که هنگام استفاده به دستورالعمل تولیدکننده محصول توجه شود.
جمع‌بندی
یکی از این مشکلات صنایع، مسائل زیست‌محیطی است. مصرف سوخت‌هایی مانند سوخت‌های فسیلی می‌تواند ضررهای جبران‌ناپذیری برای محیط‌زیست به همراه داشته باشد. یکی از روش‌های کاهش این آسیب‌ها، حفظ گرما و کاهش هدررفت انرژی است. یکی از محل‌های مصرف بالای انرژی، کوره‌های صنعتی هستند. این کوره‌ها برای تولید دمای بالا، انرژی بسیار زیادی مصرف می‌کنند. بهترین روش برای کاهش هدررفت انرژی و ثبات دما در این کوره‌ها، عایق‌بندی مناسب است. یکی از بهترین مواد برای ایجاد چنین عایقی، پتوی سرامیکی است. ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن، پتوی سرامیکی را به ماده‌ای مناسب برای عایق‌بندی منابع حرارتی تبدیل کرده است.