فوم پلی یورتان چیست؟ کاربرد آن چیست؟

پلی یورتان چیست؟

فوم پلی یورتان مشتقاتی از نفت است که این ماده شیمیایی نقش بسزایی در ایجاد و ساخت بسیاری از وسایل پیرامونی ما کاربرد دارد.

پلی یورتان می تواند به صورت زینتی و هم به صورت استراتژیک از جمله برای عایق کاری مورد استفاده قرار گیرد که ذیلا به آن در گروه صنعتی پنج می پردازیم.

تاریخچه پلی یورتان

صنعت پلاستیک بیش از نیم قرن پیش با فرایند های پلیمریزاسیون برای تولید پلاستیک کار می کرد. بعد ها دانشمند آلمانی “اوتو بایر” همراه با همکارانش در سال ۱۹۳۷ میلادی با یک فرایند سومی آشنا شدند. این فرایند واکنش چند افزایشی نام داشت که طی آن ایزوسیانات با یک دی ال همراه با حضور کاتالیست ترکیب می شد و محصول حاصل از آن پلی یورتان نام گرفت.

در ابتدا حدودا در دوران جنگ جهانی دوم از پلی یورتان برای پوشش هواپیما استفاده می شد. در آن زمان پلی یورتان تا سال ۱۹۵۲ میلادی در بازار هیچگونه مصرفی نداشت تا اینکه دوسال بعد فوم نرم پلی یورتان بر پایه TDI یا فوم فلکس و پلی ال پلی استری تولید شد.

همچنین از این مواد برای تولید فوم سخت پلی یورتان (Rigid) و الاستومر ها استفاده شد. طی فعالیت های موازی در کشورهای آمریکا و انگلستان،در سال های ۱۹۴۱-۱۹۵۸ انواع متفاوتی از محصولات اورتان تولید شد.

پلی یورتان

پلی یورتان مجموعه ای از پلیمر های بسیار مهم است.پلی یورتان متشکل از دو جزء لیکوئیدی  A ، B تشکیل می شود. A: Isocyanate (ماده اصلی) و B: Polyol  (افزودنی ها) هستند که دارای چگالی متوسط است کـه در تفنگ مخلوط سازی دستگاه مربوطه، تحت فشار و حرارت با هم ادغام شده و حجم آن پس از چند ثانیه سریعاً به میزان ۲٠ تا ۳٠ برابر افزایش می یابـد.

این مواد بـه شکل فوم فشرده، منسجم و یکپارچه به ضخامت دلخواه (وابسته بـه میزان ماده پلی یورتان مصرف شده) در می آید.فوم پلی یورتان بسته به نوع دانسیته خواص مکانیکی و حرارتی- صوتی مناسبی را در مقایسه با سایر محصولات ایجاد میکند که از مهمترین مزیت های این ماده می باشد.

این ماده به دلیل داشتن خواصی از قبیل مقاومت بالا،قدرت چسبندگی و کششی بالا،مقامت عالی در برابر خوردگی نفوذ حرارت،برودت و صدا و سبک وزن بودن و… باعث شده است  که از این ماده در صنایع مختلف استفاده گسترده ای گردد.

مواد پلی یورتان در صنعت را به سه روش می شود اجرا کرد؛

1. پاشش(اسپری)
2. تزریق
3. ریختن

هر کدام دارای زمان بندی خاص برای بستن فوم که شامل عایق کاری، تولید قالب یا ایجاد یک محصول جدید است، می باشند.

عملیات پاشش طی مدت زمان کوتاهی صورت می گیرد ولی عملیات تزریق و ریختن زمان بیشتری می خواهد.

متریال پلی یورتان

برای اجرای پاشش به سرعت شکل می گیرد، ولی در عملیات تزریق و ریختن برای شکل گرفتن مواد و نیاز به امکان شکل دهی، زمان بیشتری نیاز خواهد بود.
همچنین در عملیات تزریق مواد پلی یورتان، از یک قالب برای تزریق استفاده می شود.

انواع پلی یورتان

سخت (Rigid)، نرم(soft) ، نیمه سخت(semi-Rigid) ، منعطف(felexible) چگالی(Density)، عایق های صوتی و حرارتی: sound proofing:10-20   و heat proofing: عایق حرارتی:۳۰-۶۰  است که بهترین چگالی برای عایق های حرارتی  30-60 است.

بهترین عایق حرارتی  دارای ضریب انتقال حرارت کم و مقاومت بالا است لازم به ذکر است که  pu=0/018ƛ   .

واژگان فنی

افزودنی ها(polyol )  شامل:کاتالیزور ها، بلوورها، سیلیکن ها می‌شوند.

نسبت سکیومتری:نسبت میزان افزودنی ها به مواد اصلی است.

 Technical Data sheet (TDS): تکنیکال دیتا شیت مشخصات و اطلاعات مواد را نشان می‌دهد.

کاربرد های پلی یورتان

پلی یورتان به عنوان یکی از متنوع ترین مواد مصرفی در صنایع مختلف در حال حاضر است.پلی یورتان دارای دو نوع فوم نرم و فوم سخت است.

از پر مصرف ترین های پلی یورتان می توان به فوم مورد استفاده در مبلمان و فوم صندلی که از نوع فوم نرم پلی یورتان هستند میتوان اشاره کرد.فوم سخت یا (Rigid)  نیز در عایق کاری دیوار و سقف ساختمان ها کاربرد دارد.همچنین از جمله کاربرد های پلی یورتان میتوان به ترمو پلاستیک مورد استفاده در تجهیزات و وسایل پزشکی تا لااستومر های مورد استفاده در کفپوش و قطعات خودرو و حتی به عنوان آب بند و درزگیر، اشاره کرد.

پلی یورتان ماده بینظیری است که خواص الاستیکی لاستیک همراه با سختی و مقاومت فلز را هم زماند فراهم میکند.

پلی یورتان در مقایسه با سایر مواد از لحاظ کاربردی بودن، زمانی و یا هزینه ای بسیار مناسب و مقرون به صرفه است.

فوم سخت پلی یورتان

فوم های سخت پلی یورتان دارای درصد زیادی سلول بسته همراه با ویژگی های خاص است.

از جمله ویژگی های فوم سخت پلی یورتان میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• فوم سخت را میتوان بدون نیاز به گرمایش تولید کرد.
• این فوم میتواند به مواد مختلف از قبیل فولاد،چوب،رزین های ترموست،فیبر و فوم بچسبد.
• دانسیته فوم سخت میتواند در طیف گسترده ای تنظیم شود.
• فوم سخت میتواند در مقابل نفت و بنزین و سایر حلال های غیر قطبی مقاومت کند.
• این فوم در صورتی که دانسیته پایینی داشته باشد دارای خواص عایق حرارتی بسیار بالایی است.
• فوم سخت به دلیل کم مصرف بودن درانرژی و متنوع بودن،از محبوب ترین فوم ها است.
• فوم سخت در حین افزایش ایمنی و رفاه افراد تا حدود زیادی مقدار مصرف سوخت و هزینه های مصرف و تولید را کاهش می دهد.

کاربرد های فوم سخت پلی یورتان

فوم سخت در صنایع مختلف کاربرد های متفاوتی دارد،برای مثال در صنعت ساختمان در داخل دیواره فلز و پلاستیک یخچال ها و فریزرها و در پشت کاغذ،فلزات و مواد دیگر در پانل های عایق دارد.

فوم پلی یورتان پاششی بعنوان عایق حرارتی در ساختمان کاربرد ویژه ای دارد.

همچنین این فوم کاربرد های بسیاری در صنعت خودرو سازی دارد که در آن برای ساخت داشبورد و ضربه گیر های خودرو ها و … استفاده می شود.

و نیز از فوم سخت در ساخت ساندویچ پنل ها و شناورها،کشتی ها و بسته بندی استفاده می شود.

درضمن از فوم سخت با دانسیته بالا در صنایع مبلمان برای تولید قطعات دکوراتیو و فوم چوب پلی یورتان،همچنین عمران و معدن استفاده می شود.

فوم نرم پلی یورتان

فوم نرم فوم هایی سلول باز هستند که درواقع هوا به راحتی از آن ها عبور میکند.فوم نرم (فوم فلکس) دارای کاربرد های وسیعی در صنعت امروز است.

از جمله ویژگی های فوم نرم پلی یورتان میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• فوم فلکس میتواند درجه سفتی متفاوت داشته باشد.
• فوم نرم دارای وزن بسیار سبکی است.
• دانسیته این فوم بین ۳۵ تا ۵۵ کیلوگرم بر مترمکعب است.
• این فوم بسیار بادوام و راحت است.

فوم نرم پلی یورتان شامل درجه های مختلفی میباشد از قبیل:

پلی یورتان نرم بلوکی:فوم ابر و اسفنج،فوم بالشتک پشت سری، تشک ها، تزئینات داخل خودرو،…

پلی یورتان نرم قالبی(فوم سرد):این فوم به طور عمده در تولید صندلی وسایل نقلیه از قبیل صندلی قطار،صندلی هواپیما،خودرو و حتی مبلمان مورد استفاده قرار میگیرد.

گونه دیگری از فوم های نرم قالبی پلی یورتان ویسکو الاستیک نام دارد که به عنوان عایق صدا و صوت بسیار کارایی دارد.

TPU  (پلی یورتان ترموپلاستیک)

الاستومرهای ترموپلاستیک پلی یورتان خواص فیزیکی بسیاری دارند.

الاستومرهای ترموپلاستیک پلی یورتان دارای انعطاف بسیار بالایی هستند و در برابر سایش،ضربه،تغییرات آب و هوایی مقاومت بسزایی دارند.

این مواد به روش های مختلفی قابل رنگ شدن و ساخته شدن هستند.

از کاربردهای ترموپلاستیک پلی یورتان در صنایع میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• صنعت کابل و الکتریسیته:در تولید روکش کابل ها،بدلیل اینکه مواد ترموپلاستیک پلی یورتان در دمای زیر صفر درجه نیز حالت فلکس خود را حفظ می کند در صنعت الکتریسیته کاربرد دارد.
• صنعت خودرو:در ساخت قطعات خودرو از جمله جعبه سقف خودرو، قسمت بیرونی آیینه خودرو،زنجیر چرخ و …کاربرد دارد.
• صنعت شلنگ: پلی یورتان های ترموپلاستیک در تولید و استفاده برای مکش، انتقال، آبیاری، هیدرولیک و پنوماتیک کاربرد دارد.
• ماشین آلات و ابزار ساختمان:برای مثال در ساخت محفظه گردگیر،آب بند، بست،جلد باتری، چرخ دنده، بدنه مته قدرت کاربرد دارد.
• به دلیل طیف گسترده خواص فیزیکی که مواد پلی یورتان ترموپلاستیک دارد،از این مواد برای ساخت وسایل ورزشی،سرگرمی و تفریحی استفاده می شود.

برای مثال در ساخت پوسته کف اسکی،چرخ اسکیت و کف کفش ورزشی که نیازمند مقاومت بالایی است استفاده می شود.

مزایای استفاده از الاستومرهای ترموپلاستیک پلی یورتان

• قالبگیری آن به شکل دلخواه است.
• پوشش این مواد علاوه بر افزایش طول عمر موجب زیبایی نیز می شود.
• این مواد از فلزات بسیار سبک ترند.

مزیت های استفاده از پلی یورتان

• بسیار سبک وزن.
• دارای انعطاف در طراحی
• حفظ زیبایی ظاهری سازه.
• باعث کاهش مصرف سوخت میشود.
• فوم پلی یورتان هیچگونه ترکیبات فرار یا سرطان زا ندارد.
• پلی یورتان از ورود هوا ، رطوبت و صدا جلوگیری می کند.
• اختلاف دمای داخل و خارج را به صورت چشم گیری کاهش میدهد.
• فوم پلی یورتان هیچ آسیبی به طبیعت نمیرساند,درواقع دوستدار طبیعت است.

ویژگی های فوم پلی یورتان

• وزن پایین
• عایق در برابر آب و رطوبت
• روش های متنوع در اجرا
• مقاوم در برابر نفت و روغن
• نصب و اجرای سازه‌های ایزوله
• دارای ضریب هدایت حرارتی پایین
• عدم رشد باکتری‌ها در عایق پلی یورتان
• دوام  و مقاومت بالا در برابر شرایط محیطی (حرارت، رطوبت و …)
• چسبندگی بسیار بالا به بسیاری از انواع مواد مانند سطوح فلزی، چوب و …
• دانسیته فوم مورد استفاده در بخش عایق‌ها بین ۳۰ تا ۶۰ است. فوم‌های با چگالی ۴۰ دارای بالاترین حد عایق حرارتی هستند.