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Neuer Vakuumisolationskern passt temperaturempfindliche Produkte an Nov 24, 2017

Viele hochwertige Güter - von Arzneimitteln und Blutprodukten bis hin zu Blumen und Lebensmitteln - erfordern streng kontrollierte Temperaturbedingungen während des gesamten Versand- und Vertriebsprozesses. Hersteller solcher temperaturempfindlichen Produkte suchen ständig nach innovativen isolierten Verpackungslösungen, um einen sicheren Transport zu gewährleisten und gleichzeitig die Kosten niedrig zu halten.

ISC Inc. ist ein Phoenix, AZ, Entwickler von Isolierverpackungstechnologie, die eine Vielzahl von Produkten an Standorte in der ganzen Welt exportiert. Das Unternehmen ist auf isolierte Versandbehälter aus formgepresstem Polyurethan für temperaturempfindliche Produkte spezialisiert und bietet kundenspezifische Konstruktionsmöglichkeiten und ein Umwelttestlabor für die thermische Validierung der Leistung von Behälterverpackungskonfigurationen. Als ISC vor kurzem von einem Dämmstoff von Dow Chemical Co. (Midland, MI) erfuhr, der eine höhere thermische Leistung als herkömmlich verwendete Materialien bieten konnte, nahm das Unternehmen Kenntnis davon, dass die thermische Effizienz des Isoliermaterials zunimmt. niedrigere Gesamtverteilungskosten.

Größere Temperaturregelung
Dows INSTILL-Vakuumisolationskern ist ein patentierter, offenzelliger Polystyrolschaum für den Einsatz in Vakuumisolationspaneelen (VIPs). Während VIP-Technologie nicht neu ist, ist diese dünnere, effizientere Isolationsoption erst seit kurzem kommerziell realisierbar. Das liegt vor allem an der Entwicklung neuer Materialien wie dem Vakuumdämmkern INSTILL.

Im Vergleich zu expandiertem Polystyrol (EPS) "beadboard" und geschlossenzelligem starrem Polyurethan (PU), die in der Vergangenheit eine ausreichende Dämmleistung erbracht haben, bieten VIPs mit INSTILL core eine bessere Kontrolle der Temperaturkontrolle, was zu niedrigeren Gesamtverteilungskosten führt. Reduzierte Kosten können durch ein verringertes Paketgewicht, eine Verwendung von weniger Kühlmittel und die Verwendung von weniger teuren Versandoptionen (dh Bodenservice anstelle von Luft des nächsten Tages) erreicht werden. Oder, falls gewünscht, können Nutzlasten erhöht werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Isoliermaterialien wie geschlossenzelligen Schaumstoffen, Schaumstoffperlen oder Faserdecken, die versuchen, Gase einzufangen, um den Wärmeübergang zu reduzieren, entfernt die Vakuumisolierung die Gase im Isolierraum. Wenn der Raum evakuiert oder "unter Vakuum" platziert ist, werden die molekulare Anwesenheit und Bewegung, die benötigt werden, um Wärme zu übertragen, stark reduziert. Tabelle 1 zeigt die Isolationsleistung von Vakuumdämmplatten im Vergleich zu herkömmlichen Isolierungen.

VIPs bestehen aus einem Füllmaterial, das als Kern bezeichnet wird und von einem dünnen Super-Barriere-Film umhüllt wird (Abbildung 1). Das eingekapselte System wird dann auf ein Vakuum zwischen 0,001 und 1,0 Torr (0,0013 und 1,3 mbar) evakuiert und abgedichtet. Der tatsächliche erforderliche Unterdruck hängt von dem spezifischen verwendeten Kernmaterial und der gewünschten Wärmebeständigkeit oder dem "R-Wert" der fertigen Platte ab. Der Kern, wenn er unter Vakuum ist, dient dazu, den "mittleren freien Weg" zu unterbrechen, von dem wenige wärmeübertragende Moleküle in der Platte verbleiben, während sie auch äußeren Drücken standhalten, die aufgrund der ausgeübten Kräfte bis zu 101,4 kPa (14,7 psi) betragen können. auf dem VIP vom atmosphärischen Druck. Für eine 1-sqft. Panel, das entspricht über 2.000 Pfund Kraft (für ein 1-Quadratmeter-Panel, 10.000 kg). Da er für äußere Gase nahezu undurchlässig ist, hält der Sperrfilm das erforderliche Vakuumniveau (und somit den R-Wert) für die gewünschte Lebensdauer der Platte aufrecht.

Um irgendwelche Moleküle, die in die Platte eintreten, einzufangen, oder die mäßige Ausgasung, die von den VIP-Komponentenmaterialien auftreten kann, werden auch Wasser und / oder Gas adsorbierende Materialien innerhalb der Platte angeordnet, um das Vakuum für die vorgesehene Lebensdauer des VIP aufrechtzuerhalten. Adsorbentien, die entworfen wurden, um Wassermoleküle anzuziehen, sind typischerweise Trockenmittel, wohingegen solche, die entworfen sind, um Gase einzuschließen, "Getter" genannt werden.

Industrielles Behälterdesign
ISC arbeitete mehr als ein Jahr lang mit Dow Application Development Engineering (ADE) an der Entwicklung eines optimalen VIP-Paketdesigns. Die Tests wurden während des gesamten Programms im Wärmeverteilungslabor von ISC durchgeführt, das mehrere Klimakammern aufweist, die so programmiert werden können, dass sie eine Reihe von Umgebungstemperaturprofilen simulieren, die während des Transports oder der Lagerung eines Produkts auftreten.

ISC führte Vergleichstests an drei Paketen durch, die mit EPS, PU und VIPs mit INSTILL-Kern isoliert wurden. Die drei Container (jeder 13-3 / 8 Zoll lang, 11 Zoll breit und 10 Zoll tief) hatten alle 1 Zoll. Wände, identische Nutzlasten und die gleiche Menge an Kältemittel. Die Produkttemperatur wurde anfänglich stabilisiert und dann periodisch gemessen und über ein Thermoelement aufgezeichnet, das in die Nutzlast eingeführt wurde. Das Behälterdesign ist in Abbildung 2 dargestellt.

Die drei Behälter wurden bei einer Umgebungstemperatur von 22ºC (72ºF) getestet, und die Daten von jedem Thermoelement wurden alle 30 Minuten abgelesen. Da viele temperaturempfindliche pharmazeutische Produkte zwischen 2 ° C-8 ° C (36 ° F-46 ° F) gelagert werden müssen, wurden die Tests abgeschnitten, nachdem die letzte Sonde 8 ° C (46 ° F) erreicht hatte.

Die Ergebnisse zeigten einen deutlichen Unterschied in der Isolierleistung, wobei die VIP-Isolierung mit INSTILL-Kern die Produkttemperatur für eindrucksvolle 4,6 Tage unter 8 ° C hielt. Die traditionelleren mit Polyurethan und EPS isolierten Behälter hielten die Produkttemperatur 1,7 Tage bzw. 1,2 Tage unter 8ºC. Diese Ergebnisse sind in 3 gezeigt.

1 Container: Es wurden drei identische Container getestet, einer mit EPS, einer mit PU und einer mit VIPs mit INSTILL-Kern als Isoliermedium. Jeder enthielt eine gewellte Hülse, um Produkt und Kühlmittel zu halten.
Produkt: 1-L-Flasche, gefüllt mit flüssigem Wasser, stabilisiert bei 4 ° C-6 ° C (39 ° F-43 ° F).
Kältemittel: Zwei 32-Unzen-Polarpack-Ziegelpacks, deren Phasenwechsel bei 0 ° C (32 ° F) erfolgt.

Es gibt ebenso beeindruckende potenzielle Kosteneinsparungen im Zusammenhang mit den Ergebnissen von Abbildung 2. Um den Produktschutz zu gewährleisten, erfordern Verpackungen mit EPS- oder PU-Isolierung normalerweise den Versand über die Luft des nächsten Tages, während ein Paket mit VIPs mit INSTILL-Kern über kostengünstigere und weniger zeitkritische Verfahren versandt werden kann.

ISC integriert VIPs mit INSTILL-Kern in seine Versandbehälter und temperaturgeregelte Verpackungen. Die Hauptkunden von ISC sind in der Biopharmazie und der Blutbankindustrie tätig.