فوم پلی یورتان مشتقاتی از نفت می‌باشد که این ترکیب شیمیایی نقش حیاتی در ساخت و تولید بسیاری از اشیاء پیرامونی مانند ابزارها و وسایل مختلف دارد. پلی یورتان می‌تواند به صورت زینتی و همچنین به صورت استراتژیک برای مواردی از قبیل عایق‌سازی مورد استفاده قرار گیرد که در ادامه به آن در بخش مربوطه توجه می‌کنیم.
| گروه آسان کار سپاهان برای راه اندازی خط تولید لوله پلی اتیلن همراه شماست |
تاریخچه پلی یورتان
صنعت پلاستیک بیش از نیم قرن پیش با استفاده از فرآیندهای پلیمریزاسیون برای ساخت پلاستیک فعالیت می‌کرد. پس از آن، دانشمند آلمانی به نام “اوتو بایر” همراه با همکارانش در سال ۱۹۳۷ میلادی با یک فرآیند جدید آشنا شدند. این فرآیند که به نام واکنش چندگانه شناخته میشود، شامل ترکیب ایزوسیانات با یک دی‌آمین به همراه حضور یک کاتالیست بود و محصول حاصل از آن به نام پلی‌یورتان شناخته می‌شد.
در ابتدا، حدوداً در دوره جنگ جهانی دوم، پلی‌یورتان برای پوشش هواپیماها استفاده می‌شد. در آن زمان، پلی‌یورتان هیچ مصرفی در بازار نداشت تا زمانی که دو سال بعد، فوم نرم پلی‌یورتان بر پایه TDI یا فوم فلکس و پلی‌ال پلی‌استری تولید شد.
علاوه بر این، این مواد برای تولید فوم سفت پلی‌یورتان (Rigid) و الاستومرها نیز به کار رفت. در طول همین دوره، در کشورهای آمریکا و انگلستان، در بازه زمانی ۱۹۴۱-۱۹۵۸، انواع مختلفی از محصولات اورتان تولید شد.
| پیشنهاد مطالعه : پلاستیک فشرده چیست؟ | کاربرد آن در تجهیزات مختلف |
پلی یورتان
پلی یورتان یک مجموعه از پلیمرهای بسیار حیاتی است. این ماده از دو جزء مایع A و B تشکیل شده است. A: ایزوسیانات (ماده اصلی) و B: پلی‌ال (افزودنی‌ها) که دارای چگالی متوسطی هستند و در دستگاه مخلوط کننده تحت فشار و حرارت با هم ترکیب می‌شوند و حجم آن به سرعت در چند ثانیه تا ۲۰ تا ۳۰ برابر افزایش می‌یابد.
این مواد به صورت فوم فشرده، یکپارچه و منسجم با ضخامت دلخواه (که به میزان مصرف پلی‌یورتان بستگی دارد) تولید می‌شوند. فوم پلی‌یورتان به دلیل نوع دانسیته‌اش، خواص مکانیکی و حرارتی-صوتی مناسبی را نسبت به سایر محصولات فراهم می‌کند که یکی از مزایای اصلی این ماده است. این ماده به دلیل ویژگی‌هایی از قبیل مقاومت بالا، قدرت چسبندگی و کششی بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی، نفوذ حرارت، سرما و صدا، وزن سبک و… در صنایع مختلف به طور گسترده استفاده میشود.
دستگاه گازگیر | دستگاه تزریق پلاستیک | وظیفه گازگیر در دستگاه تزریق پلاستیک چیست
مواد پلی یورتان در صنعت
مواد پلی یورتان در صنعت به سه روش می‌توانند اجرا شوند؛ پاشش (اسپری)، تزریق، و ریختن. هر یک از این روش‌ها دارای زمان‌بندی خاصی برای بستن فوم هستند که شامل عایق‌کاری، تولید قالب یا ایجاد یک محصول جدید میشود. عملیات پاشش در مدت زمان کوتاهی انجام میشود، اما عملیات تزریق و ریختن نیاز به زمان بیشتری دارند.
متریال پلی یورتان
متریال پلی یورتان برای اجرای پاشش به سرعت شکل می‌گیرد، اما در عملیات تزریق و ریختن نیاز به زمان بیشتری برای شکل‌گیری مواد و ایجاد قالب دارد. همچنین در عملیات تزریق مواد پلی‌یورتان، از یک قالب برای تزریق استفاده میشود.
انواع پلی یورتان
انواع پلی یورتان شامل سخت (Rigid)، نرم (Soft)، نیمه‌سخت (Semi-Rigid)، منعطف (Flexible)، و عایق‌های صوتی و حرارتی است. برای عایق‌های حرارتی، بهترین چگالی بین ۳۰ تا ۶۰ است.
بهترین عایق حرارتی دارای ضریب انتقال حرارت کم و مقاومت بالا است. لازم به ذکر است که pu=0/018ƛ.
واژگان فنی
واژگان فنی شامل افزودنی‌ها (Polyol) که شامل کاتالیزورها، بلوورها، و سیلیکون‌ها می‌شوند.
نسبت سکیومتری نسبت میزان افزودنی‌ها به مواد اصلی است.
Technical Data Sheet (TDS) مشخصات و اطلاعات فنی مواد را نشان می‌دهد.
استفاده های پلی یورتان
پلی یورتان به عنوان یکی از متعددترین مواد مصرفی در حال حاضر در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده دارای دو نوع فوم، یعنی فوم نرم و فوم سفت، است.
از جمله استفاده‌های پرطرفدار پلی یورتان می‌توان به فومی که در ساخت مبلمان و صندلی‌ها به‌کار می‌رود و از نوع فوم نرم پلی یورتان تولید میشود، اشاره نمود. همچنین، فوم سفت یا (Rigid) نیز در عایق‌کاری دیوارها و سقف‌های ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. از دیگر کاربردهای پلی یورتان می‌توان به ترموپلاستیک مورد استفاده در تجهیزات پزشکی، لاستومرهای مورد استفاده در کفپوش‌ها و قطعات خودرو و حتی به‌عنوان آب‌بند و درزگیر، اشاره کرد.
پلی یورتان یک ماده منحصر به فرد است که خواص الاستیکی لاستیک را به همراه سفتی و مقاومت فلز ترکیب می‌کند. این ماده به‌طور مقایسه‌ای از لحاظ کاربردی، زمان و هزینه بسیار مناسب و مقرون به صرفه‌ای است.
انواع فوم پلی یورتان
فوم‌های پلی یورتان نمونه‌هایی از مواد شیمیایی هستند که ابر و اسفنج تنها نمونه‌های ساده‌تری از این فوم‌ها هستند. این فوم‌ها از ترکیب شیمیایی ایزوسیانات و پلی‌آلکن‌ها تولید می‌شوند. بنابراین، آنها یک نوع فوم پلاستیکی هستند که به عنوان عایق حرارتی و الاستومری استفاده می‌شوند. با این حال، به دلیل داشتن مزایای مختلف، فوم‌های پلی یورتان به طور کلی به ۳ گروه اصلی دسته‌بندی می‌شوند.
1/ فوم نرم
این نوع فوم دارای ساختار انعطاف‌پذیر و نرم است. زیرا دانسیته آن ۳۵ الی ۵۵ کیلوگرم بر متر مکعب است. سلول‌های فوم نرم پلی یورتان از نوع سلول باز هستند، بنابراین هوا به راحتی درون این سلول‌ها عبور می‌کند. همچنین، این نوع فوم امواج صوتی را جذب کرده و دارای ضریب هدایت بسیار کمی است. بنابراین، فوم نرم پلی یورتان به عنوان یک نوع عایق صوتی شناخته میشود. در واقع، فوم پلی یورتان نرم استحکام کششی بی‌نظیری دارد و در برابر بیشتر حلال‌ها دوام بالایی از خود نشان می‌دهد. به همین دلیل، فوم نرم پلی یورتان به نمونه‌های مختلفی تقسیم‌بندی میشود، مانند:
فوم نرم بلوکی:
این نوع فوم برای تزئینات داخلی اتومبیل مانند بالشتک‌های صندلی و تشک‌های خواب مناسب است. به طور مشابه، این نوع فوم‌ها شبیه به ابر و اسفنج هستند.
پلی یورتان نرم قالبی (فوم سرد):
این انواع فوم پلی یورتان نرم قالبی برای تولید مبلمان، صندلی‌های قطار، اتومبیل و غیره استفاده میشود.
ویسکوالاستیک:
این نوع فوم‌های نرم پلی یورتان به عنوان عایق صوتی در سالن‌های کنفرانس، سینماها، سالن‌های همایش و غیره به استفاده میشود .
2/ فوم نیمه سخت
در میان انواع فوم پلی یورتان، برخی از فوم‌ها نه به انعطاف‌پذیری فوم‌های نرم شناخته می‌شوند و نه به سختی فوم‌های سخت. به جای آن، دارای حالتی نیمه سخت هستند زیرا بخشی از ساختار این نوع فوم به شکل سلول باز است و بخش دیگری از آن به صورت سلول بسته می‌باشد. بنابراین، فوم‌های نیمه سخت پلی یورتان آب را درون سلول‌های خود جذب می‌کنند، اما قابلیت جذب رطوبت هوا را ندارند.
به همین دلیل، عایق‌های پلی یورتان نیمه سخت برای ساخت ضربه گیر سپر خودرو، داشبورد، تولید اسباب‌بازی بچه‌ها و لوازم تزئینی استفاده می‌شوند. اهمیت این موضوع این است که از این فوم‌های ضربه‌گیر در صنایع حمل و نقل دریایی، ریلی و جاده‌ای نیز استفاده‌های متعددی برده میشود.
3/ فوم سخت
یکی از محبوب‌ترین و پرفروش‌ترین انواع فوم‌های پلی یورتان از نوع فوم سخت است. این نوع عایق‌های پلی یورتان اکثراً به منظور جلوگیری از از دست دادن انرژی در ساخت ساندویچ پنل‌ها استفاده می‌شوند. زیرا ساختار آن به شکل سلول بسته است، بنابراین ضریب هدایت حرارتی بسیار کمتری نسبت به سایر فوم‌های پلی یورتان دارد. همچنین، به آسانی بر روی هر سطح فولادی، چوبی، فلزی و حتی رزین‌های ترموست چسب می‌زند. فوم سخت پلی یورتان مقاومت زیادی در برابر بنزین، نفت، مواد اسیدی، قلیایی و سایر حلال‌های دارد. به همین دلیل، در صنایع مختلفی از فوم پلی یورتان سخت استفاده میشود، همچون :
- تولید مبلمان
- تولید داشبورد
- صنایع کشتیرانی
- ساخت شناورها
- صنایع عمران و معدن
- تولید قطعات دکوراتیو
- ساخت یخچال و فریزر
- تولید فوم شانه تخم‌مرغی
- ساخت ضربه‌گیرهای خودرو
- عایق‌کاری حرارتی و رطوبتی ساختمان
فوم مقاوم پلی یورتان
فوم های مقاوم پلی یورتان دارای سلول های چسبیده فشرده با ویژگی های خاص می‌باشند.
از ویژگی های فوم مقاوم پلی یورتان می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- فوم مقاوم را می‌توان بدون نیاز به گرما تولید کرد.
- چگالی فوم مقاوم قابل تنظیم در طیف گسترده ای است.
- فوم مقاوم در برابر روغن، بنزین و سایر مواد حلال غیر قطبی مقاومت دارد.
- به دلیل کارایی بالا و تنوع، این فوم یکی از محبوب‌ترین فوم ها است.
- این فوم می‌تواند به مواد مختلفی از جمله فولاد، چوب، رزین‌های ترموست، فیبر و فوم چسبانیده شود.
- فوم مقاوم در صورت داشتن چگالی پایین، خواص عایق حرارتی بالایی دارد.
- استفاده از فوم مقاوم بهبود ایمنی و رفاه افراد را افزایش داده و مصرف سوخت و هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد.
- کاربردهای فوم مقاوم پلی یورتان
- فوم مقاوم به عنوان عایق حرارتی در ساختمان‌ها به کار می‌رود.
- از فوم مقاوم در ساخت ساندویچ پنل‌ها، شناورها، کشتی‌ها و بسته‌بندی استفاده میشود.
- این فوم در صنعت خودروسازی برای ساخت داشبوردها و ضربه‌گیرها و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- فوم مقاوم با چگالی بالا در صنایع مبلمان برای تولید قطعات دکوراتیو، فوم چوب پلی یورتان، عمران و معدن استفاده میشود.
در صنایع مختلف، فوم مقاوم کاربردهای متعددی دارد، به عنوان مثال، در صنعت ساختمان در دیواره‌های فلزی و پلاستیکی یخچال‌ها و فریزرها و در پشت کاغذ، فلزات و مواد دیگر در پانل‌های عایق استفاده میشود.
فوم نرم پلی یورتان
از بین ویژگی‌های فوم نرم پلی یورتان می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- این فوم بسیار مقاوم و راحت است.
- فوم نرم دارای وزن بسیار سبکی است.
- فوم فلکس می‌تواند درجه انعطاف متفاوت داشته باشد.
- چگالی این فوم بین ۳۵ تا ۵۵ کیلوگرم بر مترمکعب است.
- فوم نرم پلی یورتان شامل درجات متعددی می‌باشد از قبیل:
- پلی یورتان نرم بلوکی: فوم ابر و اسفنج، فوم بالشتک پشت سری، تشک‌ها، تزئینات داخل خودرو،…
- پلی یورتان نرم قالبی (فوم سرد): این فوم به طور عمده در تولید صندلی وسایل نقلیه از جمله صندلی قطار، صندلی هواپیما، خودرو و حتی مبلمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- نوع دیگری از فوم‌های نرم قالبی پلی یورتان ویسکو الاستیک نام دارد که به عنوان عایق صدا و صوت بسیار کاربرد دارد.
TPU (ترموپلاستیک پلی یورتان)
- الاستومرهای ترموپلاستیک پلی یورتان دارای ویژگی‌های فیزیکی متعددی می‌باشند.
- این مواد قابل رنگ شدن و ساخت به روش‌های متنوعی هستند.
- الاستومرهای ترموپلاستیک پلی یورتان دارای انعطاف بالا بوده و در برابر سایش، ضربه و تغییرات آب و هوایی مقاومت زیادی دارند.
- از کاربردهای ترموپلاستیک پلی یورتان در صنایع می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- صنعت خودرو: در تولید قطعات مختلف خودرو از جمله جعبه سقف، بدنه آینه خودرو، زنجیر چرخ و … استفاده میشود.
- صنعت شلنگ: پلی یورتان‌های ترموپلاستیک برای مکش، انتقال، آبیاری، هیدرولیک و پنوماتیک کاربرد دارند.
- ماشین‌آلات و ابزار ساختمانی: به عنوان مثال، در ساخت محفظه گردگیر، آب‌بند، بست، جلد باتری، چرخ دنده و بدنه مته قدرت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- به دلیل طیف گسترده ویژگی‌های فیزیکی، از این مواد در ساخت وسایل ورزشی، سرگرمی و تفریحی نیز استفاده میشود.
مزایای استفاده از الاستومرهای ترموپلاستیک پلی یورتان
- قالبگیری آن به شکل دلخواه امکان‌پذیر است.
- این مواد از فلزات بسیار سبک‌تر هستند.
- پوشش این مواد علاوه بر افزایش طول عمر، زیبایی را نیز افزایش می‌دهد.
مزیت‌های استفاده از پلی یورتان
- بسیار سبک وزن هستند.
- دارای انعطاف در طراحی هستند.
- حفظ زیبایی ظاهری سازه را تضمین می‌کنند.
- می‌توانند به کاهش مصرف سوخت کمک کنند.
- هیچ گونه ترکیبات فرار یا سرطان‌زا ندارند.
- پلی یورتان از ورود هوا، رطوبت و صدا جلوگیری می‌کند.
- اختلاف دمای داخل و خارج را به شکل چشم‌گیری کاهش می‌دهد.
- فوم پلی یورتان به طبیعت هیچ آسیبی وارد نمی‌کند و در واقع دوست طبیعت است.
خصوصیات فوم‌های پلی یورتان
- وزن سبک
- تنوع در روش‌های اجرا
- عایق در برابر آب و ترطیب
- مقاوم در برابر نفت و روغن
- نصب و اجرای سازه‌های ایزوله
- دارای ضریب هدایت حرارتی پایین
- عدم رشد باکتری‌ها در عایق پلی‌یورتان
- مقاومت بالا در برابر فشار و شرایط محیطی (مانند حرارت و ترطیب)
- چسبندگی فوق‌العاده به انواع مختلف مواد مانند سطوح فلزی و چوب
چگالی فوم مورد استفاده در بخش عایق‌ها میان ۳۰ تا ۶۰ واحد قرار دارد. فوم‌های با چگالی ۴۰ دارای بهترین خواص عایق حرارتی هستند.
سخن پایانی
با توجه به اهمیت بالای فوم پلی‌یورتان که از مجموعه پلیمرهای حیاتی محسوب میشود و استفاده گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد، استفاده از این مواد و توسعه آنها به طور مداوم در حال گسترش است. بنابراین، شرکت کاآسان کار افتخار می کند که در این مقاله به
امیدواریم با بهره‌گیری از دانش روز فوم پلی‌یورتان، هم در صنعت تولیدی و هم در خدمات ساختمانی، بتوانیم شاهد خروجی‌های با کیفیت و مطابق با استانداردهای بین‌المللی باشیم.
