YALITIM MALZEMELERĠ

Isı yalıtımının iki amacından birisi; ya sıcak bir kaynaktan ortama ya da ortamdan soğuk proseslere olan ısı akıĢlarını azaltmaktadır. Bunun için temel prensip; düĢük ısıl iletkenlik ya da bunun tersi olan yüksek ısıl direncin meydana getirilmesidir. Kullanılacak olan yalıtım malzemesi fazla değiĢikliklere ihtiyaç duymaksızın soğukluğun veya sıcaklığın korunmasında kullanılabilmelidir.

Yalıtım malzemelerinin seçiminde göz önüne alınması gereken hususlardan bazıları Ģu Ģekilde sıralanabilir.

DeğiĢik iĢletme sıcaklıklarına dayanım: Yalıtım malzemeleri değiĢik iĢletme sıcaklıklarında fiziksel özelliklerinin yanı sıra, ısıl özelliklerini de korumalıdır.

22

Fiziksel mukavemet: Yalıtım malzemeleri fiziksel mukavemet yönünden taĢıma, depolama, iĢleme ve uygulama gibi konular açısından yeterli olmalıdır. Bu iĢlemler sırasında malzeme orijinal özelliklerini yitirmemelidir.

Basma mukavemeti: Üzerinde yük taĢınması gereken yerlerde, yapılan yüklemelere karĢı koyabilecek dirençte olmalıdır. Buralarda ayrıca yalıtım malzemesinin korunması için gerekli önlemler de alınmalıdır.

Mekanik mukavemet: Mekanik yönden dayanıklılıkta; Yalıtım malzemeleri genleĢme ve büzülme durumlarında bozulmamalı, titreĢimlere karĢı dirençli olmalıdır.

Zararlı emisyon yaymama: Yalıtım malzemeleri taĢıma, kullanım ya da uygulama sırasında insan sağlığına zararlı emisyon yaymamalıdır. Ġnce toz taneciklerinin solunum yolu ile alınması insan sağlığı açısından oldukça tehlikeli olabilir. Yalıtım malzemelerinin asbest içermesi istenmeyen bir durumdur.

Yanma direnci: Yalıtım malzemelerinin yanma direnci de dikkate alınmalıdır. Yalıtım malzemesi yanmayan özelliklerde olsa dahi; uygun kaplama teknikleri yine de kullanılmalıdır. Bu yanma riskini daha da düĢürmüĢ olacaktır. Ayrıca bazı yalıtım malzemelerinin yanması durumunda çıkan gaz emisyonları çok tehlikeli olabilir.

Korozif etkilere dayanım: Yalıtım malzemesinin su-buhar vb. kaçaklara ya da yoğuĢmaya maruz kalması durumlarında korozyon tehlikesi ortaya çıkabilir. Yalıtım malzemelerinin kendi içindeki çözülebilir bileĢiklerden dolayı da korozyon riski ortaya çıkabilir. Basma, çarpma, vurma vb. gibi olayların olabileceği yerlerde yalıtım uygulamaları uygun Ģekilde kaplanarak korunmalıdır.

Yalıtımın kalınlığı ve ağırlığı: Ġlave yalıtımın ağırlığı bazen ilave destek ya da tutma elemanları gerektirebilir. Ayrıca; baca vb. gibi kapalı alanlardaki yalıtım ilavesi daha fazla yer kaplayacaktır. Bu hususlar ve ekonomik esaslara dayanan değerlendirmeler dikkate alınarak, düĢünülen yalıtımın özellikleri belirlenmelidir. Buna karĢılık; hafif ve gevĢek dolu malzemelerin kullanılması gerekirse, yeteri düzeyde mekanik mukavemetin sağlanması da aranmalıdır [1-46].

Kimyasal etkilere karĢı direnci: Özellikle buhar vb. gibi proses akıĢkanı ya da kimyasal maddelere maruz kalma ihtimalinin olduğu yerlerde, kimyasal etkilere karĢı dirençli olma özelliği önemlidir.

23

Yukarıda maddeler halinde sıralanan özelliklerin yanı sıra yalıtım malzemelerinin; düĢük ısıl iletkenlik, kolay ve ucuz olarak piyasadan bulunabilme, kolay uygulanabilme özelliği ile iĢçilikten avantaj sağlama vs. gibi bazı genel özelliklere sahip olmaları istenir. Isı yalıtımı uygulamaları, uygulama yerindeki iĢletme Ģartlarına göre çok farklı tip ve özelliklerde olabilir ve maliyetleri de buna bağlı olarak değiĢir. Yalıtım malzemesinin ya da uygulama Ģeklinin seçiminde aĢağıdaki faktörlerin göz önüne alınması gerekir.

ĠĢletme sıcaklığı: Yalıtım malzemelerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri uygulama yerindeki iĢletme sıcaklığına uygun olmalıdır. Bu malzemeler belirli sıcaklık aralıklarında ancak özelliklerini koruyabildiklerinden iĢletme sıcaklığı malzeme seçiminde ve uygulanacak yalıtım kalınlığında önemli bir rol oynamaktadır.

Ortam Ģartları: Ortam Ģartları yalıtım uygulamasının Ģeklinin belirlenmesinde önemli olan bir faktördür. (Rutubetli ya da su alma riski olan ortamlarda kaplama Ģeklinin belirlenmesinin etkiler)

Yalıtım zarar görme riski: Yalıtımın mekanik yönden ya da fiziksel koĢullardan dolayı zarar görmemesi için uygulama Ģeklinin belirlenmesinde etkili olan bir kriterdir. (Darbelere maruz kalması ya da üzerinde basılması muhtemel yerlerde daha mukavim kaplama yönteminin kullanılmasını belirler)

ĠĢletme Ģekli (sürekli-kesintili): Yalıtım uygulamasının ömrü boyunca elde edilebilecek kazançları etkileyen faktörlerden birisi de çalıĢma süresidir. Bu da uygulanacak yalıtım kalınlığının belirlenmesinde etkili olmaktadır.

Sıcaklık farkı: Isı kayıplarını, dolayısıyla da elde edilecek tasarruf miktarlarını etkileyen bir parametre olduğundan yalıtım kalınlığının belirlenmesinde rol oynayan bir faktördür.

Hava hareketleri, gaz hızları: Konveksiyon yolu ile olan ısı kaybını etkilediğinden yine ekonomik yalıtım kalınlığının belirlenmesinde etkin rol oynayan bir faktördür.

Yalıtım malzemeleri daha detaylı olarak üç ana baĢlık altında incelenebilir.  Organik malzemeler

 Ġnorganik malzemeler  Sentetik malzemeler

24

5.6.1. Organik Malzemeler

Mantar; tabaka, levha, toz ve un halinde satılır ve mantar ağacının kabuğundan elde edilir. Bazen dekorasyon için de kullanılan doğal mantar, küçük tanecikler haline getirilmek üzere öğütülür. Mantar hücrelerinde hacim artıĢının sağlanabilmesi için, oksijensiz bir ortamda ısı verilerek mantar hücreleri genleĢtirilir. Bu genleĢme prosesi sonucunda mantarın yoğunluğu yaklaĢık 340 kg/m³‘ten 110 kg/m³‘e düĢürülür ve daha iyi bir yalıtım malzemesi elde edilmiĢ olur.

Mantarın yapısındaki doğal yapıĢma özelliği, hücrelerin, taneciklerin sıkıĢtırılarak bloklar halin getirilmesini ve bunlardan da tabaka ya da levha halinde kesilebilmesini kolaylaĢtırır.

GenleĢtirilen bu mantar -250 ila +120 °C sıcaklıklarda kullanılabildiğinden, sanayi uygulamalarında da kullanılabilmektedir. Buna karĢılık mantarın yalıtım malzemesi olarak maliyeti gittikçe artmaktadır ve sadece istisnai uygulamalar için kullanılmaktadır. Malzemenin özelliklerinden dolayı mantar; bira fabrikalarında, gemilerde, soğutma ve buz üretim tesislerinde ve ısıtma amaçlı uygulamalarda kullanılmaktadır [46].

Bu malzemenin özellikleri;

 Doğal esneklik ve iyi sıkıĢtırılabilme mukavemeti  AĢırı sıcaklık değiĢiklerinde Ģeklini koruyabilme  Bakterilerden arındırılmıĢ olma ve çürüme direnci

PüskürtülmüĢ mantar (yapıĢkan madde ile karıĢtırılmıĢ mantar tanecikleri) çatı konstrüksiyonlarının kaplanmasında, havalandırma bacaları ve duvarların yoğuĢmaya karĢı korunmasında 6-12 mm kalınlıklarda uygulanır.

GenleĢtirilmiĢ, ĢiĢirilmiĢ mantar yaklaĢık olarak 300 kg/m³ yoğunlukta olup maksimum 100 °C iĢletme sıcaklığında kullanılabilmektedir. Isıl iletkenlik değeri ise; 20 °C ortam sıcaklığında 0,041 W/m K‘dir.

Keten saplarının oduna benzeyen kısmı bir dizi iĢlemlere tabi tutularak yalıtım malzemesi elde edilir. Bu malzeme 100 °C iĢletme sıcaklıklarına kadar kullanılabilir ve bu sebeple bu malzemenin uygulama alanı genelde merkezi ısıtma tesisleridir. Bu malzemenin de çok pahalı olması kullanım alanını sınırlamaktadır.

25

Dokunan liflerin sıkıĢtırılması ile üretilen malzemeler keçe ya da yalıtım keçesi olarak adlandırılır ve bunlar daha çok akustik amaçlı olarak kullanılır. Doğal bir ürün olan keçe, hayvan kıllarından imal edilir. Bu malzeme bina yalıtımında ve basınçlı dağıtım hatlarının yalıtımında kullanılır. Isıl hesaplamalar için ısıl iletkenlik değeri; 0,04 W/m K alınabilir.

5.6.2. Ġnorganik Malzemeler

5.6.2.1. Vermuculit

Vermuculit mikaya benzeyen madeni esaslı bir üründür. Malzeme fırında 1000 °C civarına kadar ısıtıldığında, pulların birbirinden ayrılmaya zorlanması sonucu pullar arasındaki su, buhara dönüĢür. Vermuculit bu aĢamadan sonra; milyonlarca hava kabarcıklarının oluĢturduğu birbirine bağlı taneciklerden meydana gelir. Vermuculit, gevĢek tanecikler, pulcuklar ve tabakalar halinde uygulanabilir. Hafif olması ve yalıtım kalitesinin yükseltilmesi amacıyla, taneciklerin beton katkısı olarak da kulanılması mümkündür. Vermuculit‘in 20 °C‘de ısıl iletkenliği 0,04 W/m K‘dir. 500 °C sıcaklığın altındaki uygulamalar için, vermuculit diğer yalıtım malzemelerine göre pahalı bir malzemedir. Dolayısıyla vermuculit uygulamaları için; merkezi ısıtma sistemlerindeki kazanlar, buhar kazanları ve çelik konstrüksiyonların yanmaya karĢı korunması gibi, sıcaklığı 500 °C‘den daha yüksek olan yerler uygun olmaktadır. Maksimum iĢletme sıcaklığı ise; 1100 °C civarındadır [46].

5.6.2.2. Perlit

Volkanik bir kaya olan perlit; ince kum zerrecikleri elde edilecek Ģekilde pülverize edilir ve sonra bu iĢ için özel olarak dizayn edilmiĢ bir fırında tanecikler haline getirilmek üzere genleĢtirilir. Bunun sonucunda malzemenin hacmi orijinal hacmine oranla 12 misli büyütülür. Tanecik boyutları ise; 0 – 6 mm arasındadır. 900 °C sıcaklığa kadar dayanır. Perlit tanecikleri dökme yalıtım malzemesi ve yalıtım betonları için, katkı malzemesi olarak da kullanılır.

Perlit farklı tanecik büyüklüklerinde uygulanır. Katranlı perlit ise tavan ve döĢeme yalıtımında kullanılır. Rastgele atılarak yapılan uygulama için, malzemenin yoğunluğu 170 kg/m³, sıkıĢtırma sonrası ise 200 kg/m³‘dür. Perlit için ısıl iletkenlik değeri 0,06 W/m K‘dir.

26

Özel kalitedeki perlit tanecikleri soğutucu yalıtımları için kullanılır (tane büyüklüğü 1 mm). Örneğin, perlit, soğutulan tankların iç ve dıĢ duvarlarının arası için dolgu olarak kullanılır.

5.6.2.3. Cam Yünü

Cam yünü kuvars silisinden ve değiĢik stabilizörlerden elde edilir. KarıĢtırılan hammaddeler 1400 °C civarında, bir fırında kaynatılır. Eriyik, dönel delikli bir silindire gönderilir ve silindirin deliklerinden dıĢarı doğru atılır. Böylece küçük cam iplikleri elde edilir. Ġplikler yalıtım malzemelerinin levha, Ģilte vs. gibi değiĢik formlarının imali için esas malzeme olarak kullanılır. Cam yünü ürünlerinin mekanik mukavemetleri düĢüktür. Buna karĢılık pek çok önemli özelliklere sahiptirler. Bunlar; düĢük ısıl iletkenlik değeri (10 °C de 0,03–0,04 W/m K), düĢük maliyet, uzun ömür ve yanma direnci olarak sıralanabilir.

5.6.2.4. Kaya Yünü

Kaya yünü volkanik kayadan elde edilir. Hammadde kireç taĢı ile karıĢtırılır ve 1600 °C‘de kaynatılır. Eriyik kaya, çok hızlı dönen disklerin üzerine damlatılır. Buradan uzun iplikler halinde çıkar. Ġplikler toplandıktan sonra yapıĢtırıcı özellikteki sentetik reçine ve yağ ilavesi ile kaya yünü malzemeleri Ģilte Ģekline getirilir. ġiltelerin özellikleri onun Ģekline bağlıdır. 10 °C‘deki ısıl iletkenliği 0,033–0,042 W/m K‘dir. Kaya yünü 650 °C sıcaklıklara kadar kullanılabilmektedir.

5.6.2.5. Cam köpüğü

Cam köpüğü borlu silis camından üretilir. Cam pülverize edilir ve toz haline getirilir. Karbonla karıĢtırıldıktan sonra kalıplarda 1000 °C‘ye kadar ısıtılır. Karbon, oksijen ile birleĢtirilir ve gaz kabarcıkları oluĢur. Cam eriyiği böylece orijinal hacminin 20 misline kadar büyütülerek köpük haline dönüĢtürülmüĢ olur ve katı halde daha sıkı bir yapı elde etmek için de soğutulabilir. Soğutma iĢleminden sonra bloklar, tabakalar ve levhalar halinde kesilir. Cam köpüğü ezilmeye karĢı mukavim olan güçlü bir malzemedir. Su sızıntılarına ve korozif tehlikelere karĢı da dirençlidir. Bilhassa soğutucu imalat sektöründe, boru hatlarının örtülmesinde ve soğuk tankların yalıtımında cam köpüğü uygun olmaktadır.

Piyasada ticari olarak bulunan cam köpüklerinin özellikleri Çizelge 5.3‘te gösterildiği gibidir.

27

Çizelge 5.3. Piyasada ticari olarak bulunan cam köpüklerinin özellikleri.

Yoğunluk 100 500 Kg/m³

Isıl iletkenlik 0.045–0.060 W/m° K 20 °C‘de

ĠĢletme sıcaklıkları 260 / +430

Lineer genleĢme katsayısı 8.5 x 10¯⁶

Su arbsorbsiyonu %0

5.6.2.6. Alüminyum Silisi

Seramik fiber yalıtım malzemesi olarak da bilinir. Alüminyum oksit ve silisyum dioksitin 2000 °C‘de, bir elektrik fırınında eritilmesi yoluyla üretilir. KarıĢım eriyiği, 25 mm uzunluğunda iplikçilerin elde edilmesi için siyah buhar Ģeklinde akıtılır. Daha uzun iplikçiler ise; karıĢımın döner bir silindirin üzerine akıtılması ile elde edilebilir. Bu malzeme 1400 °C‘nin üzerinde sıcaklıklarda uygulanabilir. Lifler, levhalar, tabakalar, ip ve bez halinde üretilmektedir. Alüminyum oksit miktarlarına göre maksimum iĢletme sıcaklıkları genel olarak Çizelge 5.4‘te gösterildiği gibidir.

Çizelge 5.4. Alüminyum oksit miktarlarına gör maksimum iĢletme sıcaklıkları.

%Al₂O₃ Maksimum sıcaklık

°C

45 1.250

60 1.450

30 900

55 1.400

Standart kalitedeki bir malzeme %45 civarında Al₂O₃ ihtiva eder. Yoğunlukları ise; 50- 200 kg/m³‘tür. 25 °C‘de ve 130 kg/m³ yoğunluktaki ısıl iletkenlik değerleri Çizelge 5.5‘te gösterildiği gibidir.

Çizelge 5.5. 25 °C‘de ve 130 kg/m³ yoğunluktaki ısıl iletkenlik değerleri.

%30 Al₂O₃ Lif ve Ģilte halinde 0.14 W/m K

%45 Al₂O₃ Lif ve Ģilte halinde 0.11 W/m K

%45 Al₂O₃ Bloklar halinde 0.14 W/m K

%55 Al₂O₃ Bloklar halinde 0.14 W/m K

28 5.6.2.7. Kalsiyum Silikat

Kalsiyum silikat kimyasal bir bileĢimdir. Kalsiyum silikat yalıtım malzemeleri, bir otaklavda kimyasal bağlayıcıların etkisiyle Ģekillendirmeler sonucunda bloklar, tabakalar ve kullanım amacına göre biçimlendirilmiĢ parçalar halinde üretilir. Hammadde mineral esaslıdır. Malzeme yüksek sıcaklıklara ve kötü hava Ģartlarına dayanıklıdır. Ancak bir dezavantajı kolay kırılır olmasıdır. Kalsiyum silikat yalıtım malzemelerinin özellikleri Çizelge 5.6‘da gösterildiği gibidir.

Çizelge 5.6. Kalsiyum silikat yalıtım malzemelerinin özellikleri.

Yoğunluk 190 220 kg/m³

Isıl iletkenlik 0,049 W/m K (20 °C‘de)

Isıl iletkenlik 0,100 W/m K (500 °C‘de)

5.6.2.8. Asbest

Yalıtım amacıyla kullanılan en eski malzemelerden birisidir ve yanmaya karĢı olan direnci en önemli özelliklerindendir. Bununla birlikte imalat ve kullanım sırasında sağlığa zararlı etkileri vardır. En büyük tehlikesi küçük asbest parçacıklarının ya da tozlarının solunum yolu ile alınması sonucu insan sağlığına verdiği zarardır. Bu sebeple çok sayıda ülkede asbest kullanımı tamamen yasaklanmıĢtır. Bu ülkelerdeki asbestli ya da asbest çimentosu içeren eski iĢletmeler yenilenmekte, yalıtımlar cam yünü, kaya yünü ve diğer emniyetli malzemeler kullanılarak değiĢtirilmektedir.

5.6.3. Sentetik Malzemeler

Son yıllarda sentetik maddelerden üretilen yalıtım malzemeleri gittikçe önem kazanmaktadır. Bu malzemeler; polistren, poliüretan, poliisosyanat ve kauçuk olmak üzere dört çeĢittir.

Bu yalıtım malzemelerinin avantajı sıkı hücre yapılarıdır. Dezavantajları ise; iĢletme sıcaklıklarının ve kimyasal etkilere karĢı dirençlerinin düĢük olmasıdır.

5.6.3.1. Polistren

GenleĢme ya da püskürtme yolu ile imal edilirler. PüskürtülmüĢ polistren köpüğü; polistrenin basınç altında bir püskürtme makinasında kaynatılmasıyla imal edilir. Bu karıĢım atmosferik basınçta genleĢmenin yapıldığı bir deliğe basılır.

29

GenleĢtirilmiĢ polistren, buhar ya da sıcak su içinde genleĢtirilmiĢ olan, polistren taneciklerinden imal edilir ve kullanım amacına göre biçimlendirilmek üzere preslenir. Son Ģekline getirilmiĢ olan yalıtım malzemesi hacimsel olarak %98‘e varan oranlarda hava ihtiva eder ve yoğunluğu 15 30 kg/m³‘dür. Maksimum iĢletme sıcaklığı 75 °C‘dir ve yanıcı bir malzemedir. Bununla birlikte kolay alev almaması için özel katkılar kullanılır. Polistren, soğutucularda, soğutma tesislerinde ve binalarda yalıtım malzemesi olarak kullanılır [46].

5.6.3.2. Poliüretan

Poliüretan, poliisosyanat ve alkolün kimyasal reaksiyonu sonucu ortaya çıkan bir üründür. Çok geniĢ bir hammadde seçeneği imkanının olması sebebiyle geniĢ kombinasyonlar mümkündür. Bu sayede spesifik uygulamalar için de değiĢik özelliklerde yalıtım malzemeleri imal edilir. Sıvı haldeki orijinal hacmine oranla 30 misli genleĢebilme özelliğinden dolayı, köpük Ģeklindeki poliüretan önemli bir malzemedir. Köpük halindeki malzeme; borulara, depolama ve proses tanklarına, kanallara direkt olarak uygulanabilir veya soğutularak katı hale getirildikten sonra kesilen tabaka ve levhalardan bloklar elde edilebilir. Maksimum iĢletme sıcaklığı ise 100 °C civarındadır. Poliüretan 30 kg/m³ ve üzerinde yoğunluk ile 0.020–0.035 W/m K ısıl iletkenlik değerine sahiptir [46].

5.6.3.3. Poliisosyanat

Poliüretanın kimyasal olarak formüle edilmesi ile geliĢtirilen bir üründür ve çok geniĢ sıcaklık aralıklarında kullanılabilir. Yanma direnci yüksek bir malzemedir [46].

5.6.3.4. Kauçuk

DeğiĢik kauçuklar da yalıtım malzemesi olarak kullanılmaktadır. Kauçuklar esnek borular, tabakalar ve kendi kendine yapıĢan Ģeritler halinde uygulanabilir. Sıkı hücre yapısına sahiptirler ve bu sayede sıvı ya da gaz geçirgenlikleri yoktur [46].

30