فوم پلی یورتان یکی از پرکاربردترین مواد پلیمری است. به‌طورکلی ماده پلی یورتان در بسیاری از صنایع کاربر دارد و ویژگی اصلی آن توانایی ظهور در ماهیت‌های مایع و جامد است. برای آشنایی بیشتر با این ماده با مبلینه کالا همراه باشید.
فوم سرد پلی یورتان جهت ساخت و تولید انواع تشک مبل، کاناپه، صندلی خودرو و موتورسیکلت مورد استفاده قرار می گیرد. قابلیت انعطاف پذیری بالا و نیز مقاومت بسیار فوم نرم پلی یورتان در مقابل عوامل کششی و ارتجاعی از مزایای این محصول می باشد.
معرفی پلی یورتان ها
پلی یورتان ها اولین بار توسط اوتو بایر در سال ۱۹۳۷ در آلمان کشف شد. پلی یورتان (به انگلیسی: Polyurethane) نام عمومی پلیمرهایی است که دارای پیوند یورتانی می‌باشند. پیوند یورتانی از طریق واکنش افزایشی بین یک گروه ایزوسیانات و یک ترکیب دارای هیدروژن فعال، مثل گروه هیدروکسیل تشکیل شده است. گروه‌های ایزوسیانات به‌شدت واکنش‌پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آن‌ها نیاز به افزایش دما ندارد. (واکنش در دمای محیط صورت می‌گیرد) مهم‌ترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش، ساختاری پایدار به وجود می‌آید.
خلاصه اینکه، پلی یورتان در اشکال مختلف مانند: فراورده‌های فوم، فیلم، الاستومرها، پودرها، مایعات و امولسیون‌ها قابل‌تولید هستند. به‌طورکلی هر ماده‌ای که دارای هیدروژن فعال باشد می‌تواند در ترکیب ایزوسیانات ها مورداستفاده قرار گیرد و پلی یورتان ها را تولید کند. ه همین دلیل، زمانی که صحبت از پلی یورتان ها می‌شود، می‌توان گفت که گونه‌های بی‌شماری از آن‌ها وجود دارد. با توجه به آنچه گفته شد می‌توان نتیجه گرفت، پلی یورتان ها در موارد گوناگونی مانند: فوم‌های نرم، فوم‌های سخت، الاستومرها، چسب‌ها، روکش‌ها و پایه‌های رنگی بکار گرفته می‌شوند.
فوم پلی یورتان چیست؟
افشانه یا اسپری فوم پلی یورتان رایج‌ترین نوع از این فوم عایق است که در سال ۱۹۴۰ تولید شد و توسط ارتش ایالات‌متحده آمریکا برای استفاده در هواپیماها بکار گرفته شد و در آغاز دهه ۱۹۷۰ به‌عنوان عایق فوم به‌صورت عمومی مورد استفاده قرار گرفت. یکی از کاربردهای فوم پلی یورتان، عایق‌کاری اجسام است. این دسته از مواد شیمیایی از دو ماده اصلی پلی ال و ایزوسیانات که هر دو ماهیت مایع دارند تشکیل شده‌اند. پس از ترکیب، این دو ماده باهم واکنش می‌دهند و به‌صورت فوم گسترش میابند و پس از مدتی جامد می‌شوند. این خشک شدن سریع، باعث ایجاد عایقی نسبتاً دائمی خواهد شد که نه ترک می‌خورد و نه تغییر شکل می‌دهد. اگر فوم فراتر از منطقه موردنظر گسترش بیابد، فوم اضافی را می‌توان به اندازه موردنظر برش داد.
فوم پلی یورتان انعطاف پذیر (Flexible Polyurethane Foam) یکی از انواع فوم های پلی یورتان می باشد که در صنعت شاخه خاصی از آن به نام فوم سرد شناخته می شود. همچنین در طبقه بندی فوم های پلی یورتان از نظر ساختار سلولی، فوم سرد در طبقه فوم های سلول باز جای می گیرد.
در فوم های پلی یورتانی سلول باز، ساختار سلول های درون ماتریس پلی یورتان باز بوده و با یکدیگر ارتباط دارند به گونه ای که در هنگام اعمال فشار بر این نوع فوم، هوای موجود در درون سلول ها جابجا شده و این خاصیت موجب انعطاف پذیری و نرمی فوم پلی یورتان می گردد. پس از برداشته شدن فشار از روی فوم دوباره از طریق مجاری باز سلولی هوا به درون فوم بازگشته و فوم به حالت قبل از اعمال فشار خود باز می گردد.
مواد اولیه فوم سرد پلی یورتان
مواد اولیه فوم های سرد پلی یورتان مانند سایر انواع فوم پلی یورتان شامل پلی ال و ایزوسیانات می باشد. نوع ایزوسیانات به کار رفته در تولید فوم سرد از نوع MDI می باشد. در صنعت فوم های پلی یورتان نرم و انعطاف پذیر فوم دیگری به نام فوم گرم نیز داریم که ایزوسیانات به کار رفته در تولید آن از نوع TDI می باشد. به دلیل حضور ماده سمی تولوئن در ساختار ایزوسیانات فوم گرم و نیاز به حرارت دهی مواداولیه در حین تولید، فرایند تولید فوم گرم برای سلامتی پرسنل تولید بسیار مضر بوده و ترجیح صنعت به استفاده از فوم های سرد پلی یورتان می باشد.
تزریق، قالبگیری و تولید فوم سرد
فرایند تزریق فوم سرد هم به صورت اختلاط دستی و هم به صورت تزریق با دستگاه فشار بالا و فشار پایین متداول می باشد. البته در صنایع خودروسازی فرایند تزریق فوم سرد با روبات های اتوماتیک صورت می گیرد. همچنین در قالبگیری فوم سرد پلی یورتان از واکس های جداکننده (رهاکننده) حلالی و پایه آب استفاده می نمایند.
در فوم سرد میزان سفتی و نرمی تا حدودی به نسبت وزنی ایزوسیانات به پلی ال تزریقی بستگی دارد. به گونه ای که با بالا بردن میزان ایزوسیانات در رنج خاصی از نسبت ها، فوم سفت تر شده و با پایین آوردن آن فوم نرم تر می گردد. البته این تنها عامل سفتی و نرمی فوم سرد نمی باشد زیرا عوامل دیگری چون دانسیته فوم و ساختار پلی ال نیز در این امر موثر می باشند.
مزایای فوم پلی یورتان
مزیت‌های فوم پلی یورتان عبارت‌اند از:
- هدایت حرارتی کم که از تمامی مصالح عایق متداول دیگر کمتر است
- وزن سبک
- استحکام بالا
- قابلیت بسیار زیاد در پذیرش تغییر در فرمولاسیون جهت برآورده کردن انتظارات کاربردی
- چسبندگی قوی به بسیاری از مواد
- نفوذپذیری کم در برابر بخارآب
- مقاومت حرارتی بالا
فوم سخت پلی یورتان در گستره وسیعی از دما به‌عنوان عایق حرارتی به‌کاربرده شده است. برای مثال این نوع فوم در عایق‌کاری ازت مایع در ۱۹۶- درجه سلسیوس و بخار در ۱۲۶+ درجه سلِسیوس به کار برده شده است
- قابلیت فوم شوندگی در محل برای پر کردن شکل‌های پیچیده
- قابل تولید بودن در رنج وسیعی از چگالی‌ها است. به‌طوری‌که چگالی این فوم از ۸ کیلوگرم بر مترمکعب به بالا قابل‌دسترس است.