Các lớp cách nhiệt giúp chống lại khả năng dẫn nhiệt rất cao của nhôm, vốn thực sự tốt hơn hơn 1.000 lần so với các vật liệu polyamide trong việc dẫn nhiệt. Chúng hoạt động bằng cách ngăn chặn sự di chuyển tự do của nhiệt lượng qua cấu trúc khung. Nếu không có các lớp cách nhiệt, nhiệt sẽ di chuyển liên tục qua hiện tượng được gọi là cầu nhiệt trong những bộ phận bằng nhôm đó. Khi chúng ta lắp một lớp chắn làm từ vật liệu polyamide không dẫn điện, về cơ bản nó sẽ chặn con đường truyền nhiệt này. Điều này cũng tạo ra sự khác biệt lớn, làm giảm khoảng chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt bên trong và bên ngoài khoảng 60 phần trăm so với các khung không có các lớp cách nhiệt này. Báo cáo Hiệu suất Nhiệt 2024 đã xác nhận điều này khá rõ ràng.
Câu chuyện thực sự bắt đầu từ giai đoạn khủng hoảng năng lượng những năm 1970, khi các tòa nhà mất đi khoảng một phần tư lượng nhiệt do những chiếc cửa sổ nhôm cũ kỹ ngày đó hoàn toàn không có lớp cách nhiệt. Kể từ đó, mọi thứ đã thay đổi khá nhiều. Các hệ thống ngắt nhiệt hiện đại hoạt động bằng cách tạo ra các khe hở trong khung kim loại, nơi mà nhiệt thường xuyên truyền thẳng qua. Điều này tạo nên sự khác biệt lớn — trước đây, các khung nhôm cơ bản có hệ số U vào khoảng 1,8 nhưng giờ đây con số này đã giảm xuống còn khoảng 0,30 với những thiết kế tốt nhất trên thị trường. Theo các bài kiểm tra thực tế được thực hiện ở nhiều vùng khí hậu khác nhau, các hệ thống hiện đại này giúp giảm khoảng 90 phần trăm lượng nhiệt thất thoát qua khung cửa sổ. Và điểm tốt nhất là? Chúng vẫn đảm bảo độ bền kết cấu như bình thường bất chấp tất cả những cải tiến đó.
Polyamide có chỉ số dẫn nhiệt khoảng 0,29 W/mK trong khi nhôm có chỉ số lên tới 209 W/mK, điều này khiến polyamide trở thành lựa chọn hàng đầu để cách nhiệt trong các thiết kế thanh gián nhiệt. Vật liệu này hoạt động như một rào cản giữa các bộ phận nhôm bên trong và bên ngoài của công trình, làm giảm sự truyền nhiệt vốn có thể thất thoát qua kết cấu. Theo nghiên cứu gần đây từ Báo cáo Hiệu quả Năng lượng năm 2023, các công trình thương mại lắp đặt các thanh gián nhiệt này thường thấy nhu cầu sưởi ấm và làm mát giảm khoảng 30 phần trăm so với các tòa nhà cũ hơn không có lớp cách nhiệt phù hợp. Sự khác biệt về hiệu suất này chuyển hóa thành khoản tiết kiệm thực tế cho chủ sở hữu tài sản theo thời gian.
Được gia cố bằng 25% sợi thủy tinh theo thể tích (PA66GF25), vật liệu này chống lại các ứng suất do giãn nở nhiệt mà không làm ảnh hưởng đến độ bền cách nhiệt. Một phân tích năm 2022 trên 150 tòa nhà thương mại cho thấy các công trình sử dụng PA66GF25 tiết kiệm trung bình 740.000 USD mỗi năm về chi phí năng lượng so với các khung chỉ sử dụng nhôm truyền thống (Ponemon 2023).
Khi hạt PA66GF25 chứa hơn 0,2% độ ẩm trước khi đùn, chúng có xu hướng bị hóa hơi trong quá trình xử lý. Điều này tạo ra những khe hở nhỏ lớn hơn 50 micron, trở thành các tuyến đường nhỏ cho nhiệt truyền qua. Một nghiên cứu được công bố vào khoảng năm 2022 trên các tạp chí kỹ thuật polymer đã chỉ ra rằng những loại khoảng trống như vậy có thể làm giảm hiệu quả cách nhiệt tới gần một nửa trong một số trường hợp. Và sau đó là vấn đề xảy ra khi vật liệu không được bảo quản đúng cách hoặc bị thao tác cẩu thả. Bụi bẩn lẫn vào cùng với các tạp chất khác, làm phá vỡ tính đồng nhất của vật liệu và khiến nó dẫn nhiệt nhanh hơn nhiều so với dự định.
Việc làm cho các sợi thủy tinh được trải đều một cách chính xác sẽ tạo nên sự khác biệt lớn khi ngăn chặn sự truyền nhiệt qua những hành lang ngoằn ngoèo. Khi các nhà sản xuất pha trộn vật liệu, thường phát sinh vấn đề nếu lực cắt trong quá trình trộn không đủ hoặc máy đùn chạy quá nhanh. Những sự cố này thường khiến các sợi bị gãy ngắn hơn độ dài lý tưởng 500 micromet. Theo nghiên cứu công bố năm ngoái trên Tạp chí Hiệu suất Vật liệu, các cụm sợi thực tế làm tăng độ dẫn nhiệt khoảng một phần tư so với các sợi được phân tán tốt. Điều này tạo ra những điểm yếu trong vật liệu nơi nhiệt có thể tìm được lối tắt đi qua rào cản vốn phải là một lớp cách nhiệt hiệu quả.
Những mảnh kim loại nhỏ hoặc các loại nhựa không phù hợp trộn lẫn vào PA66GF25 tái chế có thể vô tình tạo ra các đường dẫn điện ở những nơi không nên có. Một nghiên cứu do Fraunhofer thực hiện năm 2021 đã chỉ ra một điều khá sốc. Chỉ cần 2% tạp chất về khối lượng sẽ làm giảm khoảng 30% tính chất cách điện. Còn những chất phụ gia chống cháy khó trộn đều thì thường tập trung lại ở một số khu vực nhất định, làm suy giảm khả năng chịu truyền nhiệt của vật liệu. Tuy nhiên, việc giữ độ tinh khiết là không dễ dàng. Các nhà sản xuất cần kiểm soát rất chặt chẽ nguyên liệu đầu vào và phải có hệ thống kiểm tra chất lượng liên tục trong suốt quá trình sản xuất bằng phân tích quang phổ.
Việc kiểm soát chính xác nhiệt độ trục vít (±5°C), áp suất và tốc độ đùn là rất quan trọng. Biến động nhiệt độ làm thay đổi độ nhớt của PA66GF25, thúc đẩy sự hình thành vi rỗng và làm tăng dẫn nhiệt lên đến 18% (Nghiên cứu Kỹ thuật Polyme, 2023). Tốc độ trục vít tối ưu (40–60 RPM) đảm bảo phân bố sợi đồng đều; tốc độ cao hơn sẽ gây gãy sợi, làm giảm khả năng cách nhiệt.
Độ nhám bề mặt khuôn dưới 1,6 µm giúp giảm thiểu các đường truyền nhiệt tiềm tàng. Hai nửa khuôn lệch nhau có thể tạo ra khe hở từ 0,2–0,5 mm, cho phép cầu nhiệt hình thành, gây ra tổn thất năng lượng lên đến 14%. Các mô phỏng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) cho thấy góc thoát nhỏ hơn 1° làm tăng ứng suất dư 22%, đe dọa đến độ ổn định cách nhiệt lâu dài.
Tổng cộng, những khuyết tật này chiếm 63% các trường hợp hỏng hóc sớm ở hệ thống thanh đứt nhiệt tại các vùng khí hậu ôn đới (nghiên cứu về lớp vỏ công trình năm 2022).
PA66GF25 đối mặt với sự đánh đổi giữa độ bền cơ học và khả năng cách nhiệt. Mặc dù gia cố sợi thủy tinh 25% giúp tăng cường độ nén lên tới 12.000 psi (Báo cáo Ổn định Vật liệu năm 2022), nhưng lại làm tăng độ dẫn nhiệt từ 18–22% so với polyamide không gia cố. Kỹ sư giải quyết vấn đề này thông qua:
Phương pháp này giữ được 85% khả năng chịu lực của vật liệu trong khi đạt được hệ số truyền nhiệt U cho bộ khung cửa sổ dưới 1,0 W/m²K.
Dữ liệu NFRC 2023 cho thấy đến 34% các công trình thương mại có lỗi làm suy giảm hiệu suất của lớp cách nhiệt:
Các chiến lược khắc phục bao gồm sử dụng công cụ căn chỉnh định vị bằng tia laser và kiểm tra áp suất được xác nhận theo tiêu chuẩn ASTM E283/E331 để xác minh tính liên tục của lớp ngăn nhiệt. Các hệ thống được thực hiện đúng cách cho thấy mức thất thoát năng lượng thấp hơn 29–37% trong các thử nghiệm ở vùng khí hậu lạnh.
Sấy hiệu quả ở nhiệt độ 80–90°C trong 4–6 giờ giúp giảm độ ẩm hạt xuống dưới 0,1%, ngăn ngừa sự hình thành túi hơi nước trong quá trình đùn. Các hệ thống vận chuyển tự động và bảo quản kín giúp giảm thiểu nhiễm bẩn. Những quy trình tối ưu này nâng cao khả năng cách nhiệt lên 12–15% ở sản phẩm cuối cùng.
Các khuôn mẫu đạt độ chính xác cao với dung sai khoảng ±0,05mm giúp duy trì hình dạng ổn định, điều này rất quan trọng khi cần ngăn chặn sự truyền nhiệt không mong muốn. Các hệ thống hiện đại liên tục giám sát các yếu tố như nhiệt độ trục vít nằm giữa 240 và 260 độ Celsius cùng tốc độ quay trục vít trong khoảng từ 25 đến 35 vòng mỗi phút. Điều này giúp duy trì độ nhớt của vật liệu nóng chảy ở mức phù hợp nhất cho quá trình gia công. Sau đó là giai đoạn làm nguội, trong đó các dải vật liệu được làm mát từng bước từ nhiệt độ cao 180 độ xuống dần đến mức dễ kiểm soát là 60 độ. Cách tiếp cận từng bước này giúp giảm thiểu các ứng suất nội bộ gây ra hiện tượng cong vênh chi tiết sau khi sản xuất. Việc kết hợp tất cả các kỹ thuật này thực tế đã làm giảm khoảng 40 phần trăm nguy cơ xảy ra vấn đề cầu nhiệt so với các phương pháp sản xuất cũ vẫn đang được sử dụng ngày nay.
Việc xác nhận toàn diện bao gồm:
Quét laser tự động xác định các vết nứt rộng hơn 0,3 mm, và lấy mẫu theo lô tuân thủ tiêu chuẩn EN 14024 để đảm bảo hiệu suất thanh chắn nhiệt được chứng nhận.
Tin Tức Nổi Bật
POLYWELL chuyên về thanh cách nhiệt PA66, cung cấp hạt polyamide, máy ép, mold, máy cuộn và dịch vụ tùy chỉnh toàn diện một điểm đến.
Thị trấn Jinfeng, thành phố Zhangjiagang, thành phố Suzhou, tỉnh Giang Tô, Trung Quốc
Bản quyền © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd Chính sách bảo mật
EN
