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            Cabot 關于氣凝膠涂料的研究-氣凝膠品牌為你呈現

            时间:2020-09-13     作者:氣凝膠,氣凝膠氈價格,環保氣凝膠氈廠家【转载】   来自:中國氣凝膠公眾號

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            Cabot 關于氣凝膠涂料的研究

            保障人身安全的氣凝膠隔熱涂料研究

            http://www.pf.hc360.com2014年08月21日11:10 來源:PCIT|T

            慧聰表面處理網:根據美國灼傷協會的統計數據,由于職業性接觸燒傷,每年大約有4000名病人住院治療1,并且還有許多沒有統計報告的燒傷事故。由此失去的時間和產出、醫療費用、訴訟費用及與這些灼傷有關的其它影響,損失達數百萬的利潤,更重要的是,受害人忍受的精神上和肉體上的痛苦是金錢也買不到。世界各地的工業設施中有許多熱的、不隔熱的管道、容器和其他設備,它們都是危險源,能對員工造成接觸性灼傷。雖然大多數機構的目的是要保持工作場所員工的安全,解決起來往往非常困難,或者是要花費昂貴的代價去實施。

            ASTM標準C1055和C1057為工藝工程師和系統分類者提供了詳細的分析方法來確定如何使他們的工藝流程更安全且沒有灼傷的危險,并規定了工作場所可接受的加熱表面的狀況2,3。這些認可的職業安全與衛生條例(OSHA)4標準還描述了使用儀器來測量這些安裝系統所能提供的安全水平。

            直到最近,當加熱系統需要改進來保障人身安全時,可選擇的方法仍是傳統的隔熱保溫方法,如使用玻璃纖維或巖棉、對身體進行保護或采取管理措施(HazCom標識)。盡管采用傳統的或含纖維的隔熱材料足以減少灼傷危險,但是會增加保溫層下的腐蝕風險(CUI),而且安裝困難、代價很高,特別是遇到那些龐大,正在使用之中或者是設計復雜的系統時。

            隔熱涂料技術的最新進展對于那些尋找免于灼傷防護方法的加熱系統運營商來說是一個突破。僅僅是一層薄涂層就能滿足表面燒傷防護的安全要求。該隔熱涂料可使用傳統的方法噴涂,施工成本低于機械隔熱的成本,且使最終產品非常耐用且耐腐蝕。

            區分現有的隔熱涂料的依據是所使用的隔熱添加劑的類型。傳統上,主要的隔熱方法是使用空心的陶瓷微球,由于其中空結構,擁有改進的隔熱性能。最近,配方設計師已經開始使用氣凝膠粒子作為隔熱涂料主要的添加劑。氣凝膠,是一類高度多孔的固體材料,以其優異的保溫隔熱性能而著名,是采用無定形二氧化硅作為基礎結構而制得的。這種多孔結構材料的熱導率約為0.012W/m·K(0.007Btu-ft/[h-ft2°F],陶瓷微球的熱導率為0.05〜0.2W/m·K(0.029~0.116Btu-ft/[h-ft2°F]。不像空心球破裂時性能會退化,氣凝膠顆粒在處理時可以粉碎而不會失去其隔熱性能。

            灼傷危險指南及溫度感覺測置器

            ASTMC1055概述了什么會造成可逆或不可逆的皮膚損傷,對工業和消費產品給出了時間-溫度閾值的建議。在工業環境中,溫度在44C(111T)-48_C(11BT)之間,5秒鐘的接觸時間可能會引起疼痛。在58C(137’F)時會造成一度灼傷,61C(141T)或更高溫度時會發生二度灼傷(圖1)5’6。

            圖1:按照ASTM C1055規定接觸5秒造成的灼傷

            ASTMC1057強調了用工具如溫度感覺測量器來確定在什么表面狀況下導致灼傷。特別是標準概述了如何計算或測量皮膚接觸溫度(Tc),皮膚接觸溫度(Tc)定義為皮膚的表皮和真皮層的界面處的溫度一一皮膚表面以下約80~100微米處。

            溫度感覺測量器是由一個嵌入控制溫度的硅樹脂“手指”下的熱電偶組成,直接測量距離硅樹脂組織表面100微米的溫度。該測量值非常接近現有發熱系統的實際的皮膚接觸溫度7。

            保障人身安全的氣凝膠隔熱涂料研究

            隔熱涂料的評價

            使用溫度感覺測量器,對四種市售的含有陶瓷或氣凝膠等隔熱材料的涂料接觸5秒鐘時的皮膚接觸溫度Tc進行評價,以丙烯酸涂料作為基準。圖2給出了基材溫度為160X:和200X:的40密耳厚的涂層的性能。

            在兩種基材溫度下,氣凝膠涂料A都顯示了具有卓越的性能。相比陶瓷涂料,氣凝膠涂料A將160C基材的皮膚接觸溫度降低超過14X:,將200X:基材的皮膚接觸溫度降低超過18X:。

            當談到人身保護時,接觸5秒鐘時間,皮膚接觸溫度低于3X:(5T)的差別就意味著沒有灼傷和有OSHA記錄的傷害的差異(見圖1),這意味著與陶瓷涂料相比,氣凝膠隔熱涂料能夠提供了更大的安全空間。

            超越沒有灼傷保護的安全保障

            在工廠工作場所的人身保護不僅僅是防止灼傷。ASTM標準指出開始出現一度灼傷是熱表面接觸損傷事件的上限。然而,雇員意外地接觸到這樣的表面可能就像遇到的一種不適感,會條件反射般的離開這種表面。這種反射反應可能會導致各種安全問題,如果是在彼此靠近或擁擠的工作崗位上工作時尤其如此。僅有幾個毫米厚的氣凝膠隔熱涂層可以阻止這種事件的發生,不僅保持皮膚接觸溫度低于不可逆的皮膚損傷的閾值,而且接近或低于疼痛的閾值。

            較少的涂層意味著經濟效率的提高

            不像典型的涂料,采用陶瓷微珠和氣凝膠顆粒的隔熱涂料的毎道涂層的施工厚度較厚。陶瓷微球體功能涂料的施工厚度可達15~20密耳(0.37~0.5毫米),氣凝膠功能涂料毎道涂層的施工厚度可達60密耳(1.5毫米)或更大。所有待測涂料的典型性能見表1。

            保障人身安全的氣凝膠隔熱涂料研究

            根據應用時所需的熱阻規定隔熱涂層的厚度。表1中,對不同涂層的熱阻的比較顯示氣凝膠涂層的單道熱阻(每道涂層的熱阻R值)是陶瓷微球的涂層的6~11倍。這意味著需要6~11道的陶瓷涂層才能與一道氣凝膠功能涂層A相當。在測量基材溫度時為了能獲得安全的表面接觸條件,陶瓷涂層需要多道,從而導致成本大幅增加,這是因為延長了設備安裝時間、設備停機時間和其他它設備的安裝延遲等。相比之下,在使用溫度高達200℃(392℉)的情況下,單道氣凝膠隔熱涂層能提供更好的免于灼傷的保護作用。

            氣凝膠涂料:人身安全保障的未來

            今天在幾乎所有的工業及商業環境中都存在熱的表面,而為了符合OSHA法規和內部安全指南的要求,設施運營商必須保護員工遠離這些危害。氣凝膠添加劑,如卡博特(Cabot)公司的Enova®氣凝膠,允許配方設計師制造出新一代的保護涂料,用于要求人員不接觸熱的表面的應用場合。施工更容易且性價比更高,測試表明,與其他市售涂料相比,氣凝膠隔熱涂料在免于灼傷保護方面提供了更為戲劇性的改進——為設施運營商尋求解決人身保護方法提供了一個突破性的機會。

            參考文獻

            1AmericanBurnAssociation2012BurnIncidenceFactSheet,http://www.ameriburn.org/resources_factsheet.php.

            2ASTMStandardC1055(2009),StandardGuideforHeatedSystemSurfaceConditionsthatProduceContactBurnInjuries,ASTMInternational,WestConshohocken,PA.

            3ASTMStandardC1057(2010),StandardPracticeforDeterminationofSkinContactTemperaturefromHeatedSurfacesUsingMathematicalModelandThermesthesiometer,ASTMInternational,WestConshohocken,PA.

            4OccupationalSafetyandHealthStandardsInterpretationLetter,Aug19,1998,http://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=INTERPRETATIONS&p_id=22617.

            5Moritz,A.R.;Henriques,F.C.StudiesofThermalInjuryPartII.TheRelativeImportanceofTimeandSurfaceTemperatureintheCausationofCutaneousBurns,AmericanJournalofPathology1947,23,695-720.

            6Wu,Y.C.ControlofThermalImpactforThermalSafety,AIAAJournal1977,15No5,674.

            7Marzetta,L.A.EngineeringandConstructionManualforanInstrumenttoMakeBurnHazardMeasurements,Feb1974,NFSTN-S16,NationalBureauofStandards,Washington,D.C.

            作者:JasonKoravos、CatherineNorwood、PeterPescatore和JamesPidhurney|卡博特公司,馬薩諸塞州比爾里卡

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