Naukowcy z National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) opracowali nowy rodzaj farby termoizolujacej z nieregularnych ziaren krzemionki. Eksperymenty zostały przeprowadzone w celu wykorzystania farby do pokrycia cystern i kontenerów, stosowanych w transporcie lotnych substancji chemicznych.
Farby izolacyjne wykorzystywane są głównie do zmiany parametrów cieplnych pomieszczeń. Pokrywając nią wybraną powierzchnię przyczyniamy się do uzyskania oszczędności energetycznych. Do tej pory naukowcy przeprowadzili tylko kilka prób wykorzystania farb do zarządzania bezpieczeństwem substancji chemicznych.
Większość tradycyjnych farb termoizolacyjnych zawiera w sobie ceramiczne cząsteczki o regularnym, sferycznym kształcie, co znacznie ułatwia nakładanie. Naukowcy z AIST opracowali nowy rodzaj farby, która zawiera cząstki krzemionki o nieregularnych kształtach (średnica 1-4 mikrometry). Przy powłoce o grubości około 0,2mm farba wykazuje właściwości termoizolacyjne. Oprócz tego, dzięki zachowaniu nieproporcjonalnych kształtów cząstek, koszt produkcji farby został zmniejszony.
Badacze potwierdzili, że opracowana przez nich farba wykazuje szczególnie dobre właściwości termoizolacyjne, gdy stosowana jest jako pokrycie transportowych kontenerów i cystern. Regulacja temperatury wewnątrz kontenerów jest konieczna, aby zapewnić odpowiednie warunki do transportu substancji chemicznych o dużym ryzyku zapłonu lub wybuchu. Rozwój farby izolującej o dużej wydajności może rozwiązać problemy związane z dużymi kosztami transportu oraz tworzeniem skroplin wewnątrz zbiorników.
Eksperyment ze zbiornikami pomalowanymi nowym rodzajem farby został przeprowadzony we wrześniu 2012 roku. Do badań użyto dwóch rodzajów suchych zbiorników. Pierwszy został pomalowany farbą izolującą i wyposażony w wentylator. Drugi posiadał tylko zwykłą powłokę. W obu zbiornikach umieszczono szczelnie zamknięte pojemniki z tworzywa sztucznego o pojemności 70 litrów. W każdym z pojemników znajdowało się po 63 litry wody. Z boku pojemników umieszczono termometry do pomiaru temperatury powierzchni. Następnie naukowcy porównywali temperatury z powierzchni pojemników z temperaturami panującymi wewnątrz kontenera.
Maksymalna temperatura wewnątrz zbiornika pomalowanego farbą izolacyjną i wyposażonego w wentylator wynosiła około 34°C, a dla tradycyjnego około 48,5°C. Maksymalna temperatura powierzchni pojemnika z wodą wynosiła kolejno 29°C oraz 31°C. Dodatkowo temperatura powierzchni była bardziej stabilna w przypadku pierwszego zbiornika. Szczegółowe wykresy z testu (zawierające temperatury wewnątrz zbiornika, temperatury powierzchni pojemnika, punkty rosy oraz temperatury na zewnątrz zbiornika) można przeanalizować korzystając z odnośnika do strony AIST zamieszczonego w źródłach.
Kolejnym eksperymentem był pomiar temperatury powierzchni cysterny, która zawierała elementy pomalowane farbą izolacyjną oraz farbą tradycyjną. Pomiar pierwszy wskazał różnicę 12,9°C, pomiar drugi 12,6°C na korzyść elementów pomalowanych farbą izolującą. Badacze są przekonani, że taki rezultat pozwoli zahamować wzrost temperatury wewnątrz zbiorników transportowych oraz zmniejszyć zużycie azotu do chłodzenia wnętrza. Ponadto, bazując na wykresach z pierwszego doświadczenia naukowcy sugerują, iż będzie możliwe “spłaszczenie” skoków temperatury w przypadku nagłej zmiany warunków atmosferycznych.
W przyszłości naukowcy chcą współpracować z prywatnymi firmami w celu udoskonalenia i skomercjalizowania farby do pokrycia zbiorników paliwa, olejów itp. Badania mają polegać m.in. na ocenie tempa redukcji azotu stosowanego do kontroli ciśnienia wewnątrz zbiorników poprzez zastosowanie farby izolującej. Naukowcy będą także prowadzić testy nad wprowadzaniem farby izolacyjnej do pokrycia kontenerów używanych w transporcie morskim w pobliżu równika.
Źródło:
[1] http://www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2013/20130808/20130808.html | 03.09.2013
[2] Gasoline Storage Tanks by Rennett Stowe, flickr.com, CC BY 2.0