Putplasčio tarpiklio vaidmuo žaliosiose technologijose? 

Žinote, kai žmonės kalba apie žaliąsias technologijas, jie iškart pereina prie saulės baterijų, vėjo turbinų, o gal vandenilio elementų. Retai kas iškelia putplasčio tarpiklius. Tai pirmas klaidingas supratimas. Tiesą sakant, jei kada nors buvote gamyklos grindyse montuodami akumuliatoriaus korpusą ar sandarindami šilumokaitį, žinotumėte, kad netinkamai parinkta tarpinė gali pakenkti visos sistemos efektyvumui. Tai ne tik sandarinimas; kalbama apie šilumos valdymą, vibracijos slopinimą ir medžiagos ilgaamžiškumą. Esu matęs projektų, kuriuose inžinerijos dėmesys buvo sutelktas tik į pirminius komponentus, o lauko gedimai atsirado dėl tarpiklių gedimo arba dujų išsiskyrimo, dėl kurių buvo užteršta jautri aplinka. Štai čia ir turėtų prasidėti tikrasis pokalbis.

Nepastebėta sąsaja

Žaliųjų technologijų sistemose – pagalvokite apie pramoninio masto baterijų energijos kaupimo sistemas (BESS) arba lauko fotovoltinių keitiklių spintas – aplinkos sandarumas yra labai svarbus. Bet tai ne tik vandens išlaikymas. Tai apie mikroaplinkos tvarkymą viduje. Pavyzdžiui, uždaro ciklo sistema, skirta aušinti skysčiu akumuliatoriaus bloke, remiasi tarpikliais, kurie palaiko slėgį ir apsaugo nuo aušinimo skysčio nutekėjimo. Jei putų kompresų rinkinys netinkamas arba medžiaga nesuderinama su aušinimo skysčiu, gausite prasisunkimą. Šis aušinimo skystis, dažnai specializuotas dielektrinis skystis, yra brangus ir jo praradimas tiesiogiai veikia efektyvumo rodiklius. Prisimenu bandymą, kai konkurento įrenginiui nepavyko gauti IP67 sertifikato ne dėl konstrukcijos, o dėl to, kad tiekiama putplasčio tarpinė turėjo nevienodą elementų struktūrą, dėl kurios atsirado lokalus suspaudimo gedimas. Pataisymas buvo ne perprojektavimas, o medžiagos specifikacijos pakeitimas į vienodesnę, kryžminio ryšio polietileno putą.

Tada yra šiluminis aspektas. Daugelis mano, kad šiluminės pagalvėlės yra metalas arba guma. Tačiau tais atvejais, kai reikia ir izoliacijos, ir sandarinimo, pavyzdžiui, oro šilumos siurblio valdymo bloko korpuse, silikonu dengta uretano putplasčio tarpinė atlieka dvigubą funkciją. Jis apsaugo korpusą nuo dulkių ir drėgmės, kartu suteikdamas šilumos pertrauką, kad būtų išvengta kondensacijos ant vidinės elektronikos. Svarbiausia yra dangos pralaidumas ir putų atsistatymo greitis. Jei po suspaudimo surinkimo metu atsistatymas yra per lėtas, sandariklis atsipalaiduoja per terminius ciklus. Mes to išmokome sunkiais būdais ankstyvame projekte, naudodami standartines rebond putas, kurios buvo gerai atliktos statiniuose bandymuose, bet nepavyko po šešių mėnesių kasdienio terminio ciklo. Susidaręs tarpas leido patekti į drėgną orą, dėl kurio gnybtų blokai pradėjo koroziją.

Medžiagos pasirinkimas yra dar vienas spąstas. „Žalia“ turėtų reikšti ne tik programą, bet ir patį tarpiklį. Chlorinti arba brominti antipirenai putose, dažniausiai atitinkantys UL 94 V-0 elektronikoje, gali prieštarauti žaliųjų technologijų viso gyvavimo ciklo principui, jei jie apsunkina perdirbimą. Peršasi prie halogenų neturinčių, silikono pagrindu pagamintų putojančių putų. Karštyje jie plečiasi, kad dar geriau užsandarintų tarpus, o tai itin svarbu baterijų bloko gaisro sulaikymo strategijoms. Tai ne visada paprasta nurodyti; jų kaina yra didesnė, o apdorojimo parametrai pjovimo metu yra griežtesni. Tiekėjo galimybės čia yra padaryti arba sulaužyti.

Ant žemės: transporto ir tiekimo grandinės realybė

Tai mane priveda prie praktiško: geografijos ir logistikos. Šių specializuotų komponentų gamyba nėra tolygiai paskirstyta. Didelės apimties, tiksliai pjaustytų putplasčio dalių dalims reikia tiekėjo, turinčio tvirtą medžiagų mokslo pagrindą ir gamybos nuoseklumą. Dirbau su partneriais pagrindinėse pramonės bazėse, kur ekosistema tai palaiko. Pavyzdžiui, „Handan Zitai“ tvirtinimo elementų gamybos Co., Ltd., veikianti iš didžiausios standartinių dalių gamybos bazės Kinijoje Yongnian mieste, Handane, suteikia atitinkamą perspektyvą. Nors tokios stebulės yra žinomos dėl tvirtinimo detalių, dėl integruoto surinkimo pobūdžio jos dažnai turi gretutinės sandarinimo sprendimų patirties. Jų vieta šalia pagrindinių transporto arterijų, tokių kaip Pekinas-Guangdžou geležinkelis ir Nacionalinis greitkelis 107, nėra tik eilutė svetainėje (https://www.zitaifasteners.com); tai reiškia apčiuopiamą logistikos efektyvumą. Kai Tiandzino uoste vykdote vėjo turbinų konstrukcijų surinkimą tinkamu laiku, tarpiklių tiekėjas, galintis patikimai ir be uždelsimo perkelti gaminį keliais ir geležinkeliais, yra neginčijama patikimumo lygties dalis. Uosto sandėlyje sėdinti tarpinė nieko neužsandarina.

Tačiau artumas dar ne viskas. Mačiau tiekėjus gerai susietose srityse, kurie vis dar šlubuoja dėl medžiagų atsekamumo. Naudojant žaliąsias technologijas, ypač komponentams, kurie liečiasi su aušinimo skysčiais arba oro takuose (pvz., elektrolizatoriaus kaminuose), jums reikia išsamios dokumentacijos apie polimero sudėtį ir galimas išplaunamas medžiagas. Tiekėjui reikia disciplinos, kad galėtų pateikti konkrečiai partijai skirtus sertifikatus. Čia svarbi gamybos klasterio veiklos kultūra. Komponentų gamintojų tankumas tokioje srityje kaip Yongnian gali paskatinti konkurenciją dėl kokybės, o ne tik dėl kainos. Projektui, apimančiam PEM kuro elementus, įsigijome specialios formos, laidžias anglimi pripildytus putplasčio tarpiklius, skirtus dvipolio plokštės sandarinimui. Pradiniai mėginiai iš vietinio cecho nepavyko atlikti laidumo bandymų po sendinimo imituotose reformato dujose. Problema buvo rišiklio migracija. Perėjome prie labiau nusistovėjusio procesoriaus, kuris galėtų geriau valdyti kalendoriaus sudarymo procesą, ir jie atsidūrė tame pačiame plačiame pramonės regione, o ten buvo panaudotos medžiagų tiekimo grandinės.

Gedimai dažnai kyla dėl tarpiklio ir tvirtinimo elemento sąsajos, tiesiogine to žodžio prasme. Putplasčio tarpiklis, suspaustas varžtu aplink saulės stebėjimo įrenginio pavaros techninės priežiūros liuką. Jei tvirtinimo detalės sukimo momentas nenurodytas kartu su tarpiklio suspaudimo įtempių ir deformacijų kreive, jūs arba per mažai suspaudžiate (nesandarumas) arba per daug suspaudžiate (visam laikui sutraiškote putas, prarandate atsigavimą ir sandarumą). Štai kodėl įmonės, kurios supranta ir tvirtinimą, ir sandarinimą, pavyzdžiui, a tvirtinimo detalių gamintojas įvairinti į sandarinimo produktus, gali turėti įžvalgų požiūrį. Jie gauna mechaninę sistemą. „Zitai Fasteners“ svetainėje minimas dėmesys standartinių dalių gamybai; šios pagrindinės žinios yra labai svarbios. Tarpiklis retai būna sala; tai tvirtinto jungties mazgo dalis.

Pavyzdys: akumuliatoriaus modulio nutekėjimas

Leiskite aprašyti konkretų tyrimą. Klientas pranešė apie laipsnišką elektrinių autobusų ličio jonų baterijų modulių aušinimo našumo sumažėjimą. Moduliai buvo aušinami skysčiu per šaltą plokštę. Terminis vaizdas parodė netolygų temperatūros pasiskirstymą. Išardėme įrenginį ir nustatėme, kad aušinimo skysčio kanalo tarpiklis – plonas, tankus EPDM putplastis su lipniu sluoksniu – iš dalies išsisluoksniavo ir leido minutę nutekėti. Aušinimo skystis lėtai įsiskverbė į gretimas izoliacines putas, pablogindamas jo šilumines savybes. Iš pradžių pagrindinė priežastis buvo ne klijai, o aliuminio šaltosios plokštės paviršiaus paruošimas. Jo frezavimo apdaila buvo per lygi, kad klijai sudarytų ilgalaikę sukibimą, kartu su terminio plėtimosi neatitikimu. „Pataisymas“ lauke buvo uždėti silikoninį karoliuką, kuris yra netvarkingas ir nepatikimas. Tinkamas sprendimas buvo pereiti prie tarpiklio su kita klijų sistema ir nurodyti lengvą aliuminio abrazyvinį išankstinį apdorojimą. Pati tarpiklio medžiaga buvo gera; gedimas buvo sistemos integravimo problema. Tai būdinga – Putų tarpiklis prisiima kaltę, tačiau problema dažnai kyla dėl surinkimo dizaino arba paviršiaus specifikacijų.

Ši patirtis paskatino mus atidžiau pažvelgti į uždarų porų putas, o ne su atviromis skysčių sąsajomis. Uždaroji kamera yra intuityvi skysčių sandarinimui, bet jei tai dujos (kaip suslėgto oro energijos kaupimo indo sandariklis), difuzijos greitis per putplasčio matricą yra svarbesnis. Vandenilio kompresoriui išbandėme keletą fluorosilikono putų. Gedimo būdas buvo ne per se nuotėkis, o putplasčio rišiklio vandenilio trapumas laikui bėgant, todėl tarpiklis tapo trapus ir gali dulkėti išmontuojant techninės priežiūros darbams. Tas užterštumas kietosiomis dalelėmis yra didžiulė problema. Perėjome prie PTFE pagrindu pagamintų putų, kurios buvo geriau atsparios cheminėms medžiagoms, tačiau buvo košmaras švariai išpjauti ir nesuplėšyti. Tiekėjas turėjo investuoti į naujus įrankius. Kiekvienas pasirinkimas turi bangavimo efektą.

Be sandarinimo: akustinis ir vibracijos slopinimas

Mažiau aptariamas vaidmuo yra triukšmas ir vibracija. Dideli ekologiškų technologijų įrenginiai – vėjo pavarų dėžės, hidroelektrinių turbinų salės, pramoniniai anglies surinkimo kompresoriai – yra triukšmingi. Putplasčio tarpikliai ant prieigos skydų ir tarp konstrukcinių dalių prisideda prie akustinio slopinimo. Bet tai ne tik pliaukštelėjimas ant storiausių putų. Masinis vinilas su putplasčio pagrindu yra įprastas, tačiau putplasčio tankis ir storis turi būti suderinti su tiksliniu dažniu. Potvynių ir atoslūgių energijos generatoriaus valdymo spintos projekte pradiniame projekte buvo naudojamos bendros akustinės putos. Jis gerai slopino aukšto dažnio triukšmą, bet nieko nepadėjo mažinti transformatorių žemo dažnio triukšmą, o tai buvo pagrindinis skundas. Turėjome modeliuoti sistemą ir nurodyti daugiasluoksnę putą su barjerine pertvara. Išlaidos padidėjo, tačiau našumo specifikacija buvo įvykdyta. Tai taip pat ekologiška technologija: gerina darbo aplinką ir mažina triukšmo taršą.

Vibracijos slopinimas yra labai svarbus ilgaamžiškumui. Saulės sekimo sistemose pavaros ir pavaros yra veikiamos nuolatinio, nežymaus judėjimo ir vėjo sukeltos vibracijos. Tvirtinimo taškuose esantis putplasčio tarpiklis gali apsaugoti nuo korozijos ir laisvumo. Prisimenu, kaip apžiūrėjau saulės fermą, kur buvo atsipalaidavusios sekimo eilių varžtų jungtys. Originalus dizainas turėjo paprastą plokščią poveržlę. Patobulinus poveržlę, kurios vienoje pusėje buvo integruotas EPDM putplasčio sluoksnis, problema išspręsta. Putplastis veikė kaip spyruoklinė fiksavimo poveržlė, palaikanti gnybtų apkrovą. Tai mažas komponentas, tačiau tūkstančiuose stebėjimo priemonių jis apsaugo nuo didžiulių O&M galvos skausmų. Tai toks praktiškas ir nespalvingas pritaikymas, kai putplasčio tarpikliai užsidirba išlikimo.

Tvarumo kilpa

Galiausiai pakalbėkime apie gyvenimo pabaigą. Tikrai ekologiškų technologijų gaminys apima išmontavimą ir medžiagų atkūrimą. Slėgiui jautrūs klijai (PSA) putplasčio tarpikliai yra perdirbėjų košmaras. Jie užteršia aliuminio ar plastiko srautus. Didėja susidomėjimas termoplastinėmis putplasčio tarpinėmis, kurios gali būti nulupamos termiškai arba yra suderinamos su pagrindinės medžiagos perdirbimo srautu. Pavyzdžiui, poliolefino putplasčio tarpiklis ant polipropileno akumuliatoriaus korpuso gali būti suprojektuotas taip, kad PP perdirbimo proceso metu išsilydytų ir susimaišytų nepablogindamas kokybės. Tai pažangiausia ir dar nėra standartinė. Dalyvavome bandomajame projekte su elektromobilių gamintoju, kuris tai nagrinėjo. Iššūkis buvo rasti putas, kurios atitiktų antipireno, sandarinimo ir perdirbamumo trifecta reikalavimus. Dabartinis kompromisas yra atskiro dizaino naudojimas: prisegama putplasčio juostelė be klijų. Tai veikia, jei korpuso konstrukcijoje yra tinkamas griovelis, tačiau pridedami surinkimo žingsniai. Tai kompromisas.

Taigi, koks yra nuosprendis? Vaidmuo žaliosios technologijos putplasčio tarpiklis iš esmės yra susijęs su sistemos vientisumu ir efektyvumu sąsajose. Tai lauko detalė, kuri keičiasi. Netinkamas tarpiklio pasirinkimas gali sukelti energijos (šilumos, skysčių) praradimą, priešlaikinį gedimą, padidinti techninę priežiūrą ir perdirbimo komplikacijas. Geriausia praktika apima mąstymą apie tai kaip sistemos komponentą nuo pat pradžių, jo medžiagų sąveikos supratimą ir tiekėjų, kurie suvokia mechaninį ir aplinkos kontekstą, tiekimą. Tai nėra prekė. Siekdami ekologiškesnių technologijų, kartais mažiausia sandariklis sulaiko didžiausią nuotėkį – našumą, patikimumą ir galiausiai patį aplinkosaugos pažadą.