عایق ها متریالی هستند که جهت جلوگیری از انتقال حرارت و صوت از یک قسمت به قسمت دیگر ساخته شده است. طبیعتاً هدف عایق مانع انتقال گرما یا صدا در داخل یا خارج از خانه یا محدود کردن آنها به قسمت خاصی از خانه شماست. عایق می‌تواند به روش های مختلفی کار کند اما مرسوم ترین آن ها شامل ترکیب متریال‌هایی است که شامل میلیون‌ها کیسه ریز هوا هستند. هوا هنوز هم عایق موثر و مفیدی به حساب می آید و این کیسه‌های هوا (هوای به دام افتاده) هستند که به اکثر عایقها مقاومت حرارتی بالایی می‌بخشد.
عایق های حرارتی جهت کنترل دما
عایق حرارتی یکی از مباحثی است که تقریباً به گوش همه خورده و مردم با آن آشنایی دارند. عایق های حرارتی معمولاً در دیوارها و سقف ها استفاده می شوند؛ مخصوصاً دیوارهای بیرونی منازل که بیشترین حرارت در این نواحی دریافت شده یا از دست می‌رود. ایده‌ای که در پشت عایق حرارتی برای حفظ گرما یک سمت آن وجود دارد بسیار ساده است. اگر در محلی زندگی می‌کنید که تغییرات دما در فصول مختلف سال کاملاً محسوس است باید طراحی عایق به طور کامل و بر اساس اصول صحیح انجام شده باشد. اگر در محلی زندگی می‌کنید که همیشه سرد یا گرم است ، عایقی هم که تهیه می‌کنید باید مخصوص چنین آب و هوایی طراحی شده باشد.
عایق آکوستیک جهت کنترل صدا
می‌توان از عایق ها علاوه بر کنترل حرارت (گرما و سرما) برای کنترل صدا نیز استفاده نمود و حتی برخی عایق ها می‌توانند هم دما و هم صدا را کنترل کنند. عایقهای صوتی معمولاً در دیوارها، سقف یا کف به کار می‌روند؛ اما از عایق صوتی در برخی اوقات جهت کاربردهای خاص (مانند تئاترهای خانگی) استفاده می‌گردد.
همچنین اگر در منطقه‌ی زندگی شما صداهای خارجی مانند جاده‌های شلوغ، فرودگاه، خطوط قطار و یا ماشین‌آلات صنعتی مطاحمت ایجاد می کنند، می‌توانید از مزایای عایق صوتی تخصصی استفاده کنید. استفاده درست ازعایق صوتی پنجره‌ها، سقف و دیوارها می‌تواند تفاوت بسیار زیادی در آرامش خانه شما ایجاد نماید.
آیا می‌توان از یک عایق به صورت حرارتی و صوتی استفاده کرد؟
هر چند که عایق های حرارتی تا حدی انتقال صدا را نیز تعدیل می‌کند (و بالعکس) اما اکثر عایقها بیشتر در یکی از موارد صوتی و حرارتی کاربرد دارند. افرادی که این سوال در ذهنشان ایجاد می شود، در واقع این منظور را دارند که آیا با انجام عایق حرارتی محیط‌شان عایق صوتی هم می شود؟. پاسخ این سوال این است که این موضوع به عوامل مختلفی بستگی دارد.
به عنوان مثال باید ببینیم که مقدار صداها و نویزهایی که باید کنترل شوند به چه میزان هستند و همچنین به شکل ساخت منازل نیز بستگی دارد. در اکثر منازل که صداهای کم با سطح پایین وجود دارند می‌توان فقط با قرار دادن عایق حرارتی کار عایق صوتی را هم انجام دهد به طوری که دیگر نیازی به عایق صدا نخواهید داشت. عایق های صوتی که داخل دیوارها کار گذاشته می‌شود عملکرد بسیار خوبی جهت کنترل صداهای مابین اتاق خواب و پذیرایی خانه دارد.
جنس انواع عایق
اولین نوع عایقی که تصور می کنید نوعی پَد می است که از پشم شیشه یا پشم سنگ ساخته شده باشد. این پَدها از پَنل‌هایی سبک و با جنسی کُرک مانند ساخته شده اند که معمولاً در فواصل بین دیوارها یا سقف منزل شما قرار می‌گیرند. این پَدها معمولاً از مواد فیبری ساخته شده اند و عملکردشان از طریق کیسه‌های هوای به دام افتاده بین فیبرها انجام می‌پذیرد.
برخی از انواع عایقها شامل عایقهای ساخته شده از سلولز (که نصب آنها در منازل ساخته شده راحت‌تر است)، عایقهای ساخته شده از فوم پُلی اورتان و عایقهای ساخته شده از پُلی استر و فویل بازتابی می‌باشد. هر کدام از این نوع عایق ها جهت حفظ و جلوگیری از گرما و سرما عملکردی متفاوت دارند و استفاده از هر کدام مزایا و معایبی را به همراه دارد.
امکان دارد برای ساخت عایقهای صوتی از الیاف‌ها یا متریال‌هایی با تراکم بیشتر استفاده شود. اکثر این متریال‌ها پُلیمری هستند مانند لاستیک یا چسب. هرچند در کاربردهای مسکونی می‌توان از ترکیب ساختارهای متراکم داخل دیوار خانه و عایقها به طور همزمان استفاده کرد و به عایق صوتی بهتری دست پیدا کرد.
برای اینکه مفهوم و کاربرد عایق خوب را به خوبی متوجه شوید بهتر است تا ابتدا توضیح دهیم که عایق دقیقاً چیست. انوع مختلفی عایق وجود دارد، عایق حرارتی، عایق صدا، عایق الکتریکی و … . موضوعی که ما در این مقاله در موردش بحث خواهیم کرد عایق حرارتی (عایق گرمایی) است. نحوه کار این عایق این است که با استفاده از بازتاب تشعشعات گرما یا کاهش و انتقال گرما از یک شیء به شیء دیگر عمل می‌کند. به عنوان مثال یک ماگ حاوی چای داغ که در دست میگیرید و دستان شما را نمی‌سوزاند یا دستکشی که دستان شما را از سرما محافظت می کند مثال‌های ساده‌ای برای عایق هستند.
بطری استنلس استیل مثال بسیار خوبی در این مورد می‌باشد چراکه بسیاری از مردم اطلاعی ندارند که این بطری نیست که عمل عایق را انجام می‌دهد بلکه فضای خلاء مابین بدنه بطری این کار را انجام می دهد! در واقع بطری استنلس استیل شامل دو بطری در هم است که یکی با فاصله‌ای کم بر روی دیگر قرار دارد. این فضای خالی از هوا در واقع یک خلاء ایجاد کرده و مانند عایق عمل می‌کند.
هوا عایق خوبی به شمار می رود و نقش اصلی را در خواص عایق‌بندی ایفا می‌کند اما خلاء یکی از بهترین عایقها می باشد ؛ برای مثال در دستکش آشپزی و عایقهای پشم شیشه. به طور کلی کیسه‌های هوای موجود در این مواد نسبت به خود مواد در کُندتر کردن انتقال حرارت (گرما) موثرتر می باشد. به عنوان مثال ناسا جهت جلوگیری از آتش‌سوزی شاتل‌های فضایی هنگام ورود از فضا به جو زمین از کیسه‌های هوا استفاده نموده است.
از انواع عایق های صوتی و حرارتی می توان به موارد زیر اشاره نمود:
پشم سنگ (Rockwool)
پشم سنگ از نوع عایق صوتی-حرارتی با الیاف معدنی است. ماده اولیه ی تشکیل دهنده عایق پشم سنگ، بازالت می باشد که از گروه سنگ های آذرین و بازمانده فعالیت های آتشفشانی است. جهت تولید پشم سنگ، در دمای ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد بازالت را ذوب کرده و با استفاده از روشهای به خصوصی آن را به الیافی ریز با ضخامت میکرونی تبدیل می کند. ۹۷% محصول پشم سنگ را بازالت تشکیل می دهد و ۳% بقیه مواد تشکیل دهنده ، رزین و روغن های مورد نیاز برای فرم دهی الیاف متناسب با نوع محصول مورد نیاز می باشد.
محدوده دمایی تحمل پشم سنگ از ۳۰- تا ۷۵۰ درجه سانتیگراد می باشد و ضریب انتقال حرارت آن بسیار ناچیز می باشد که همین خصوصیت باعث شده که نقش بسیارمهمی در به حداقل رساندن مصرف انرژی بنا ها به خصوص بناهای با سازه LSF داشته باشد. بیشترین سهم مصرف انرژی در کشورهای پیشرفته مربوط به بخش های صنعتی می باشد اما در ایران بیشترین میزان مصرف انرژی در خانه ها و بخش اداری در نظر گرفته می شود. این موضوع نه تنها باعث اتلاف بخش زیادی ازسرمایه ملی کشور می شود بلکه باعث به وجود آمدن آلودگی های زیادی درمحیط زیست نیز می شود که آثار این آلودگی ها به شکل ضایعات زیست محیطی و یا کاهش سطح سلامت جامعه پدیدار می شود. کاهش مصرف انرژی علاوه بر اینکه باعث کاهش هزینه ها می شود بلکه باعث کاهش آلاینده ها نیز می گردد و این امر به حفاظت از محیط زیست کمک شایانی می کند. به علاوه پشم سنگ از نظر زیست محیطی و بهداشتی به عنوان عایقی مطلوب محسوب شده و هیچ کدام از عوارض نامطلوب عایق های مشابه را ندارد، در واقع پشم سنگ کم ضررترین عایق حرارتی-صوتی تولید شده می باشد. پشم سنگ علاوه بر اینکه یک عایق حرارتی بسیار عالی می باشد عایق صوتی خوبی نیز است. توان عایقی پشم سنگ ۳۳ برابر دیوار بتنی و ۲۲ برابر دیوار آجری می باشد. همین موضوع موجب شده که در ساخت و سازهای مدرن یا سازه های ال اس اف که بین دیوارها لزوماً از این عایق ها استفاده می شود پشم سنگ به پر مصرف ترین عایق در سازه های LSF تبدیل شده است. عایق پشم سنگ در صنعت ساختمان سازی به خصوص در ساختمان های با سازه های ال اس اف ، صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی، کوره ها، دودکش ها ،اجاق ها، کانال های هوا، دیگ های بخار، و همچنین به منظور عایق کاری صوتی مورد استفاده قرار می گیرد.
عایق الاستومری
از عایق الاستومری در حال حاضر در صنعت تاسیسات، جهت عایق کاریِ سیستم کانال های تهویه مطبوع و سیستم های گرمایشی و سرمایشی از قبیل لوله های سرد و گرم ، مخازن مواد مختلف ،قطعات و اتصالات ، کانال های هوایی و در صنایعی از قبیل تاسیساتِ سازه های ساختمانی ،صنعتی، نفت ،گاز و پتروشیمی به دلایل زیست محیطی و بهداشتی بودن و راندمان بالا و جلوگیریِ بیشتر از کاهش انرژی و سهولت در نصب و کاهش زمانِ نصب به موضوعی اجتناب ناپذیر و متداول تبدیل شده است. عایق الاستومری ساده در قیاس با عایقهای دیگر مانند پشم شیشه و پشم سنگ گران‌تر می باشد اما به دلیل نیاز نداشتن به پوشش‌های مضاعف جداگانه، عمر مفید بالا، بازدهی فوق‌العاده عالی، نصب سریع و کم‌هزینه و قابلیت چندین‌بار استفاده، در واقع بسیار مقرون به صرفه می‌باشد. همچنین این مدل از عایق ها در مقابلِ انتشارِ بخار آب مقاوم می باشند، تا حدی که جذبِ رطوبتِ این عایقها در دوره ی زمانیِ یک ماهه نهایتاً ۱۰ درصد از کل وزنِ آن ها می باشد که در مقایسه با عایقهای سنتی همانند پشم شیشه و پشم سنگ، جذبِ رطوبت ، ۱۰۰۰۰ برابر کمتر می باشد. عایق الاستومری در موقع وقوع حریق، شعله ور نمی شود و گازهای سمّی متساعد نمی کند و همچنین به لایه ازن هیچگونه آسیبی نمی رساند. این عایق نیز همانند عایق های دیگر در سازه های ال اس اف را قابل استفاده می باشد.
پلی یورتان
پلی یورتان ها از جمله موادی می باشند که در حضور کاتالیزورها و از طریق واکنش ایزوسیانات یا ایزوسیانات پلیمری با یک پلی ال با دی و ترکیبی از مواد افزودنی مناسب تولید می‌شوند. همانطور که آن اشاره شد باتوجه به اینکه جهت تولید پلی یورتان از انواع مختلف دی ایزوسیانات ها و طیف وسیعی از پلی ال ها استفاده می‌شود، می‌توان طیف گسترده‌ای از مواد را تولید کرد تا کاربردهای خاص در زمینه ها مختلف را داشته باشد. پلی‌اورتان‌ها اولین بار سال ۱۹۳۷ در آلمان توسط اوتو بایر کشف شد و پس از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در صنایع مختلف در جهان داشتند. در میان طیف وسیع پلی یورتانها، فومهای سخت از نظر حجم تولید پس از فومهای نرم، در رتبه دوم قرار دارند. فومهای سخت پلی یورتان، از جمله عایق گرمایی خیلی خوبی هستند و اکثرا به عنوان عایق در ساختمان، صنایع سردکننده و حمل و نقل مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به اینکه هزینه انرژی افزایش یافته، مصرف این مواد به عنوان عایق به سرعت در حال افزایش می باشد. همانطور که اشاره کردیم، فومهای سخت پلی یورتان در عایق‌کاری مورد استفاده قرار می گیرند. پانلهای ساندویچی و ورقهای چندسازه‌ای به عنوان عایق در سقف، دیواره و کف ساختمانها کاربرد دارند. همچنین از آنها می‌توان در ساخت چادرهای اضطراری نیز استفاده نمود. امروزه فومهای پلی یورتانی سخت در همه یخچالها و فریزرهای خانگی به عنوان عایق به‌کار می‌روند و همچنین پر مصرف ترین عایق برای فریزرهای صنعتی، سردخانهها و وسایل نقلیه یخچال‌دار به حساب می آیند. حدود بیست و پنج درصد بازار این فومها به حمل و نقل و صنایع سردسازی اختصاص داده شده است. پلی یورتان ها به عنوان عایق در دیوارها و سقف بناهای ساخته شده با سازه های ال اس اف نیز کاربرد دارند.
فوم های پلی یورتان نیمه سخت از نظر کاربرد در بازه میانی فوم های پلی یورتان انعطاف پذیر و فوم های پلی یورتان سخت قرار می گیرند. در واقع قسمتی از ساختاری تشکیل دهنده فوم پلی یورتان نیمه سخت مانند فوم های نرم پلی یورتان از نوع سلول باز بوده و قسمت دیگر آن مانند فوم پلی یورتان سخت در گروه سلول بسته می باشند.
آینده عایقها
آن طور که پیش بینی می شود در آینده‌ای نزدیک شاهد عایقهای میکروتیوب و میکرو کُره‌ای خواهیم بود که ساخت آن ها بر اساس تکنولوژی نانو تیوب‌های کربنی می‌باشد. میکروتیوب‌ها سایز میکروسکوپی و بسیار ریز می باشند. همچنین به علت اینکه ساختار آن ها توخالی می باشد عایقهای بسیار خوبی بوده و هوا را به دام می‌اندازند. عملکرد این عایقها شبیه به کُرک هست که توخالی بوده و عایق انرژی گرمایی می‌باشد. میکروتیوب‌ها به دلیل سایز بسیار کوچک و میکروسکوپی خود صنعت عایق را یک گام رو به جلو برده‌اند زیرا حجم کمتری داشته و توانایی آنها در نگهداری گرما بسیار بهتر می باشد.
تنها مشکل عایق های میکروتیوب گران قیمت بودن این فناوری می باشد تا برای مصرف کنندگان مقرون به صرفه و کاربردی نباشد. با کاهش قیمت این نوع از عایق ها قطعاً شاهد استفاده بیشتر آن ها در این صنعت خواهیم بود.