فوم پاششی پلی یورتان

 فوم پاششی پلی یورتان

امروزه تکنولوژی پلی یورتان جای خود را در بخش های مختلف زندگی ما باز کرده است ، از عایق بندی یخچال و ایزولاسیون ساختمان ها گرفته تا کف کفش، از تزئینات داخلی خودرو تا روکش مخازن و لوله ها در همه جا به کاربردهای وسیع پلی یورتان برمی خوریم. تولید محصولات فوق و دهها و صدها محصول دیگر که با استفاده از پلی یورتان تهیه می شوند ، متکی بر یک پایه بسیار ساده است.

ترکیب دو جز با افزودنی ها و کاتالیست های متنوع که با اضافه کردن گاز پف زا ، منجر به تولید فوم پلی یورتان با کاربردهای متفاوت می شود . با تغییر در نوع مواد اولیه مصرفی ، افزودنی ها و نسبت اختلاط آن ها  می توان به انواع بی شماری ازمحصولات پلی یورتان رسید. فوم های پلی یورتان شامل فوم های نرم ، فوم های سخت ، نیمه سخت و اینتگرال اسکین است. فوم های سخت به علت خواص عایق بودن عالی در صنایع سرد کننده ، ساختمان ، حمل و نقل و هوا و فضا استفاده می شوند و مصرف آن ها با توجه به بالا رفتن قیمت انرژی به سرعت در حال افزایش است.

فوم پلی یورتان با کاربرد عایق ، با توجه به برتری های کیفی قابل توجه به ویژه در صنعت ساختمان مورد توجه قرار گرفته و پیشرفت های بسیاری نیز در راستای بهبود خواص آن تاکنون صورت پذیرفته است. فوم عایق پلی یورتان در سنوات اخیر به دلایل مختلفی نظیر سهولت تولید، وزن کم ، عملکرد بهتر ، عمر طولانی ، عدم جذب آب و عدم لانه گزینی حشرات و حیوانات موذی به تدریج جایگزین سایر عایق ها شده است.

فوم پلی یورتان پاششی متشکل از دو جزء به نام های ایزوسیانات و پلیول است. ایزوسیانات و پولیول در ماشین تولید فوم ، در دمای مناسب ادغام شده و پس از ۵ تا ۷ ثانیه پف کرده و به شکل فوم فشرده ، نسجم و یکپارچه به ضخامت دلخواه (وابسته به میزان ماده پلی یورتان پاشیده شده) در می آید. فوم پلی یورتان به عنوان بهترین عایق شناخته شده در جهان میتواند مصرف انرژی را تا ۶۰ درصد کاهش دهد. این فوم با اجرای بسیار سریع ،میتواند در ضخامتهای مختلف از ۱ تا ۱۰ سانتی متر اجرا گردد. از این نوع فوم می توان در  سیستم های عایق کاری صوت و دما به منظور تشکیل یک سطح بدون درز و یکپارچه استفاده کرد.

parsian -۰۱-۰-۱۱۷۳

عایق های پلی یورتان

عایق های پلی یورتان

عایق های پلی یورتان (Polyurethane – PUR)

استاندارد: ASTM C1029

عایق های پلی یورتان، که با اختصار PUR شناخته می شوند، از جمله عایق های سلولی بسته و صلب بوده و از جمله عایق های سرد محسوب می شود. پلی یورتان در اسلب های پیش ساخته موجود بوده و یا می­ توان در محل عایق کاری به صورت فله ای تزریق شده و یا اسپری شود. در صورتی که پلی اورتان اسپری شود (Spray applied Polyurethane Foam – SPF) نیاز به تجهیزات خاص بوده و حضور نیروی کارآزموده برای حصول بهترین نتیجه الزامی است. از SPF بیشتر در خطوط انتقال مایعات، تانک ها و مخازن، مراکز نگهداری سرد و سردخانه­ ها، خنک کننده ها و فریزرها استفاده می شود. یکی از کاربردهای اصلی پلی یورتان، عایق مورد استفاده در ساندویچ پنل ها است.

پلی یورتان، علاوه بر مصارف عایق کاری، مصارف متنوع و مختلف زیادی در صنعت دارد. مثلا از پلی یورتان در ساخت المان های ضدسایش (مثلا غلتک های ضدسایش)، ساپورت ها و المان هایی که تخت نیروهای فشاری هستند، قطعات پلاستیکی صلب، چرخ، و غیره استفاده می شود. پلی یورتان هایی در بخش های مختلف از آنها استفاده می شود، در چگالی و درصد ترکیب شیمیایی با هم متفاوت هستند. عایق های پلی یورتان(PUR) ، بسیار با عایق های پلی ایزوسیانورات (PIR) مشابهند و خواص و ترکیب شیمیایی تقریبا یکسانی دارند.

عایق های پلی یورتان، در شکل های پیش ساخته تخته ای، لوله ای و نیم لوله ای در بازار موجود هستند. همچنین پلی یورتان را می توان در محل تزریق یا اسپری کرد.

استاندارد ASTM C1029 تحت عنوان عایق حرارتی پلی اورتان سلولی اسپری شده، مباحث مربوط به انواع، خواص فیزیکی و کاربردهای این ماده به عنوان عایق حرارتی را در دامنه -۳۰^۰C الی ۱۰۷^۰C را پوشش می دهد.

همچنین، استاندارد فوق الزامات مقاومت حرارتی برای ۱ اینچ، استحکام فشاری، قابلیت عبور بخار، مقدار جذب آب، استحکام کششی، پاسخ به فرسایش حرارتی و رطوبتی و مقدار سلول های بسته را مورد بحث قرار می دهد.

چگالی پلی یورتان بسیار متنوع است و بسته به نوع نیاز و کاربری محصول، تغییر می کند.

مشخصات پلی یورتان چگالی بالا (۱۶۰kg/m³)

مشخصه فیزیکی	توضیح	واحد	استاندارد
ساختار	سلول بسته صلب	–	–
رنگ	زرد تیره – قهوه ای	–	–
بو	بی بو	–	ASTM E679
چگالی	۱۶۰	[Kg/m3]	ASTM D 1622
انعطاف پذیری	صلب	–	–
استحکام فشاری	۲٫۳۳×۱۰۶	Pa – [N/m2]	ASTM C165 – C1621
محدوده دمای کاری	[-۱۹۶] ̴ [+۱۲۰]	[۰C]	ASTM C1029
ضریب نفوذ رطوبت	۱٫۸×۱۰-۴	Perm	ASTM E96
ضریب جذب رطوبت	۱٫۳	% W/W	ASTM E96
ضریب انتقال حرارت در ۲۴۰C	۰٫۰۳۴	[W/m.0C]	ASTM C518 – ASTM C335
ضریب انتقال حرارت در ۱۰۰۰C	۰٫۰۴۰	[W/m.0C]	ASTM C518 – ASTM C335
مقاومت در مقابل UV	خوب	–	ASTM D 1171
انتشار اشتعال سطحی	Class 2 – B2	–	ASTM E84 – BS 476 Part 7
مقاومت شیمیایی	خوب	–	–

مانند همه مواد طبیعی و صنعتی موجود، ضریب انتقال حرارت پلی یورتان نیز ثابت نبوده و با افزایش دما افزایش می یابد. لازم به ذکر است که چگالی تاثیر چندانی در افزایش ضریب انتقال حرارت ندارد.

کاربری عایق های پلی یورتان

–          عایق سرد، مناسب برای کانال های هوا و سیستم های خنک کننده

–          مناسب برای عایق کاری سیستم های کرایوجنیک

–          مناسب برای ساندویچ پنل ها

–          مناسب برای عایق کاری مخازن بزرگ و خطوط لوله بسیار حجیم

–          مناسب برای عایق کاری شکل های پیچیده و یا مکان هایی که دسترسی به آنها مشکل است

–          مناسب برای ساپورت های تحت فشار زیر لوله ها

–          قابلیت بازیافت عایق های پلی یورتان و استفاده مجدد از آنها در عایق کاری

مزایای عایق های پلی یورتان

–          ضریب انتقال حرارت بسیار پایین، مناسب برای عایق کاری حرارتی

–          بسیار مناسب برای مصارف صنعتی

–          مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی

–          مقاومت بالا در برابر اسیدها، حلال ها و رطوبت

–          مقاومت بالا در برابر آلودگی های میکروبی، قارچی و بیولوژیکی

–          قابلیت تغییر دانسیته از ۳۰kg/m³ تا ۷۰۰kg/m3

–          قابلیت تزریق و قالب گیری، مناسب برای عایق کاری شکل های پیچیده، حجیم یا دور از دسترس

معایب عایق های پلی یورتان

–          نیاز به ضخامت ها و قطرهای بیشتر برای عایق کاری (نسبت به عایق های سرد دیگر چون الاستومری)

–          در صورتی که نیاز به پلی یورتان تزریقی باشد، اپراتور کارآزموده و تجهیزات مخصوص الزامی است

–          اگر دمای کاری از محدوده دمای مجاز بالاتر برود، مقاومت حرارتی پلی یورتان به شدت پایین می آید

–          قابلیت شعله ور شدن دارد و در صورت آتش سوزی و شعله ور شدن، گازهای سمی تولید می کند

–          گردزا – بلوک ها و اشکال از پیش ساخته عایق های پلی یورتان، گردزا هستند و تولید غبار می کنند

تولید پلی یورتان

پلی یورتان از ترکیب شیمیایی دو کامپوننت اولیه به همراه یک عامل خارجی با دمای جوش بسیار پایین (مانند CO₂ یا پنتان) بوجود می آید. کامپوننت های اولیه در فاز مایع بوده و از مونورهایی از گروه ایزوسانات و گروه هیدروکسیل (با اتم فعال هیدروژن) یا پلی یول تشکیل شده اند. هنگامی که کاموپوننت ها با هم ترکیب می شوند، کفی را تولید می کنند که به سرعت حجیم شده و پس از مدتی سفت و صلب می گردد.

ROH + R’NCO → ROC(O)N(H)R’

دو کامپوننت اصلی مستقیما با هم واکنش شیمیایی داده و یک ماتریس پلیمری از جنس پلی یورتان تشکیل میدهند. حرارت آزاد شده از واکنش کامپوننت ها، عامل خارجی را تبخیر می کند که بخار حبس شده آن باعث می شود ماتریس پلیمری به شکل فوم درآید.

حجم فوم تولید شده و متعاقبا، چگالی فوم تولید شده، تابعی از مقدار عامل خارجی است به ترکیب اضافه می شود. ترکیب شیمیایی فوم تولیدی را نیز می توان با اضافه کردن افزودنی های دیگر تغییر داد تا به خواص مطلوب دست یافت.

پس از شکل گیری و در زمان سفت شدن، سطح فوم همچنان خاصیت چسبندگی خود را حفظ می کند. با استفاده از این خاصیت می توان پوشش های آلومینیومی یا پوشش های دیگر را به صورت دائمی به فوم چسباند. در تولید صنعتی، از کاتالیزور نیز در پروسه استفاده می شود تا واکنش را سرعت بخشد. کاتالیزورها می توانند از ترکیبات آمین یا ترکیبات فلزات آلی باشند.

در تولید صنعتی ساندویچ پنل های پلی یورتان، به صورت پیوسته کف ناشی از واکنش به روی نوارنقاله صفحات ساندویچ پنل ریخته شده و به خاطر خاصیت چسبندگی فوم گرم تازه تولید شده، صفحات کاملا به فوم پلی یورتان می چسبند. صفحات ساندویچ پنل می توانند از جنس ورق آلومینیومی، صفحات کامپوزیتی و معدنی باشند.

برای تولید بلوک های پلی یورتان، فوم حاصل از واکنش به درون قالب مورد نظر ریخته می شود و پس از سفت شدن، روی آن به شکل بلوک دلخواه بریده می شود.

در پلی یورتان تزریقی، کامپوننت های اولیه ماده، در دو مخزن جدا تحت دما و فشار مشخص نگهداری می شوند. هر کامپوننت از قسمت گرمادهنده مخصوص خود عبور می کند و هردو در گان به هم می رسند و شروع به واکنش می کنند. در حین واکنش، گان ترکیب شیمیایی حاصل را با فشار به درون محفظه ای که قرار است عایق شود، می پاشد.

همچنین عایق پلی یورتان را می توان در محل اسپری نمود. برای این کار، باید سطحی که پلی یورتان روی آن اسپری می شود کاملا تمیز، یکنواخت و خشک باشد. می توان پاشش را در چندین پاس انجام داد تا به ضخامت دلخواه دست یافت.

 (به عایق های پلی ایزوسیانورات مراجعه فرمایید)

parsian ۹۴-۰۷-۰۹

فوم گرم پلی یورتان

پلی یورتان ها به دسته ای از مواد شیمیایی اطلاق می شود که از واکنش پلی ال ها و ایزوسیانات ها به عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته می شوند .

پلی یورتان ها را اولین بار اتوبایر در سال 1937 در آلمان کشف کرد و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند . اولین پلی یورتان ، از واکنش دی ایزو سیانات وآلیتانها -ترکیباتی هستند که در ساختار آنها پیوند یورتانی وجود دارد - بدست آمد. پلی یورتان (PU) نام عمومی پلیمرهایی است که دارای پیوند یورتانی می باشند . پیوند یورتانی از طریق واکنش افزایشی بین یک گروه ایزوسیانات و یک ترکیب دارای هیدروژن فعال مثل گروه هیدروکسیل تشکیل شده است . گروه های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آنها نیاز به افزایش دما ندارد . ( واکنش در دمای محیط صورت می گیرد ) مهمترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساختاری پایدار بوجود می آید . خلاصه اینکه ، پلی یورتان در اشکال مختلف مانند : فرآورده های فوم ، فیلم ، الاستومرها ، پودرها ، مایعات و امولوسیون ها قابل تولید هستند . ترکیباتی که دارای گروه ایزوسیانات هستند عبارتند از :

1- 2و4 یا 2و6 تولوئن دی ایزوسیانات

2- 4و4 یا 2و4 دی فنیل متان دی ایزوسیانات

3- 1و6 هگزا متیلن دی ایزوسیانات

علاوه بر موارد ذکر شده ، ترکیبات ایزوسیاناتی دیگری نیز وجود دارند .

ترکیباتی که دارای دو گروه هیدروکسیل (OH) یا بیشتر باشند را پلی آل می نامند و بطور معمول از گونه های زیر استفاده می شود :

پلی اتر پلی آل

پلی استر پلی آل

پلی کربنات پلی آل

پلی کاپرولاکتون پلی آل

به علاوه به جای گروه های هیدروکسیل ، ترکیباتی مثل اسیدهای کربوکسیلیک و آمینها ، که دارای هیدروژن فعال هستند نیز می توانند در ترکیب با ایزوسیاناتها مورد استفاده قرار گیرند . به همین دلیل ، زمانیکه صحبت از پلی یورتان ها می شود ، می توان گفت که گونه های بیشماری از آنها وجود دارد . پلی یورتانها در موارد گوناگونی مانند : فومهای سخت ، آلاستومرها ، چسبها ، روکش ها و پایه های رنگی بکار گرفته می شوند .

پلی یورتان ها به شکل های مختلف از جمله فومهای نرم ، فومهای سخت نیز در دنیا کاربرد دارند . یکی از کاربردهای پلی یورتانها ، استفاده به عنوان پوشش لوله های مدفون در خاک با هدف حفاظت در برابر خوردگی می باشد . پلی یورتان مورد استفاده در این روش ، از نوع 100% جامد و با مواد اولیه 2 جزئی است .

یکی از گسترده ترین کاربردهای پلی یورتان فومهای گرم در صنایع مانند انواع اسفنجها (ساخت مبلها .البسه.تشکهای ساده و طبی و....) انواع صافیها و فیلترها ، و حتی اخیرا در طب میباشد. کاربردهای پلی یورتان به طور پیوسته رو به توسعه است .

پلی یورتان خود اطفا

پلی یورتان خود اطفا

پلی یورتان‌ها به دسته‌ای از مواد شیمیایی اطلاق می‌شود که از واکنش پلی ال‌ها و ایزوسیانات‌ها به‌ عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته می‌شوند. پلی یورتانها ترکیباتی هستند که در ساختار آنها پیوند یورتانی وجود دارد.

تشکیل فوم سرد پلی یورتان

پلی یورتانها را اولین بار اتو بایر در سال ۱۹۳۷ در آلمان کشف کرد و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند. اولین پلی یورتان، از واکنش دی‌ایزوسیانات آلیفاتیک با دی‌آمین به‌دست آمد.

پلی یورتان (PU) نام عمومی پلیمرهایی است که دارای پیوند یورتانی می باشند. پیوند یورتانی از طریق واکنش افزایشی بین یک گروه ایزوسیانات و یک ترکیب دارای هیدروژن فعال مثل گروه هیدروکسیل تشکیل می شود. گروه های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آنها نیاز به افزایش دما ندارد و واکنش در دمای محیط صورت می گیرد. مهمترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساخناری پایدار بوجود می آید.

پلی یورتان در اشکال مختلف مانند: فرآورده های فوم، فیلم، الاستومرها، پودرها، مایعات و امولوسیون ها قابل تولید هستند. ترکیباتی که دارای گروه ایزوسیانات هستند عبارتند از:

• ۲و۴ یا ۲و۶ تولوئن دی ایزوسیانات
• ۴و۴ یا ۲و۴ دی فنیل متان دی ایزوسیانات
• ۱و۶ هگزا متیلن دی ایزوسیانات

ساختار ایزومرهای MDI ایزوسیانات و پلیمر پلی یورتان

علاوه بر موارد ذکر شده، ترکیبات ایزوسیاناتی دیگری نیز وجود دارند. ترکیباتی که دارای دو گروه هیدروکسیل (OH) یا بیشتر باشند را پلی اُل می نامند و بطور معمول از گونه های زیر استفاده می شود:

• پلی اتر پلی ال
• پلی استر پلی ال
• پلی کربنات پلی ال
• پلی کاپرولاکتون پلی ال

به علاوه، به جای گروه های هیدروکسیل، ترکیباتی مثل اسیدهای کربوکسیلیک و آمینها، که دارای هیدروژن فعال هستند نیز می توانند در ترکیب با ایزوسیاناتها مورد استفاده قرار گیرند. به همین دلیل، زمانیکه صحبت از پلی یورتانها می شود، می توان گفت که گونه های بیشماری از آنها وجود دارد. با توجه به آنچه گفته شد می توان نتیجه گرفت، پلی یورتانها در موارد گوناگونی مانند: فومهای نرم، فومهای سخت، الاستومرها، چسبها، روکش ها و پایه های رنگی بکارگرفته می شوند.

زمینه های کاربرد

پلی یورتانها به شکلهای مختلف از جمله فومهای نرم (flexible)، نیمه سخت (semi rigid) و سخت (rigid)؛ الاستومرها، ترموپلاستیک الاستومرها، رزین، رنگ، پوشش و… در دنیا کاربرد دارند. کاربرد پلی یورتانها، پلی اوره ها و پراکنش های پلی یورتانی و سایر ترکیباتی شرکت کننده در واکنشهای آنها پیوسته در حال گسترش است و در این باب مقالات و گزارش های متعدی منتشر می شود. زمینه های کاربردی این ترکیبات نیز به طور پیوسته رو به توسعه است.

فوم سرد پلی یورتان علاوه بر خواص مطلوب عایق های صوتی و حرارتی، به راحتی به شکل قالب در می آید، در دمای محیط واکنش می دهد، زمان قالب گیری کمی نیاز دارد و… برای همین امر در صنایع گاز و پتروشیمی، صنایع خودروسازی، صنایع برودتی، صنایع کفش، صنایع مبل و صندلی و… کاربرد فراوان پیدا کرده است.

مراجع:

http://fa.wikipedia.org

دانسیته چیست؟

برای اندازه گیری این که یک جسم، چه مقدار به هم پکیده است (فضای بین اجزای تشکیل دهنده آن جسم، چه قدر است) به دانسته نیاز داریم. اجسام چگال تر، فضای خالی کم تری در شبکه بلوری خود دارند. چگالی معمولا با واحد گرم در هر میلی متر اندازه گیری می شود؛ بنابراین دانسیته جسمی که روی ترازو قرار می گیرد، از روی تعداد گرم (جرم جسم) تقسیم بر مقدار فضایی که جسم اشغال می کند (حجم آن) به دست می آید. دانسیته جسم در همه جای این دنیا یکی است و هیچ فرقی نمی کند.

 

به نظر شما آیا می توان دانسیته چیزی را تغییر داد؟

برای پاسخ به این سوال بیایید تصور کنیم که می خواهید یک آدم برفی بسازید. اگر برف را در دست خود آن قدر فشار دهید تا به اندازه یک پرتقال دربیاید و مقدار برف بیش تری به آن اضافه نکنید، این گلوله برفی از گلوله برفی که به اندازه یک آلو است، دانسیته کم تری خواهد داشت زیرا گلوله ای که به اندازه آلو است، بیش تر فشرده شده و فضای بین اجزای آن بسیار کم تر از گلوله برفی به اندازه پرتقال است. پس برای افزایش دانسیته جسمی باید مقدار فضایی که جسم، اشغال می کند را کاهش دهید (و بقیه عوامل را ثابت نگاه دارید).

معمولا دانسیته اجسام با دانسیته آب مقایسه می شود تا متوجه شویم آیا این اجسام روی آب شناور می مانند یا در آن غرق می شوند. دانسیته آب در حدود 1.00 g/mL  است. اگر دانسیته جسمی بزرگ تر از دانسیته آب باشد، حتما در آب غرق خواهد شد و برعکس.

 

در مورد یخ بایستی این نکته را یاداوری کنیم که مکعب های یخی روی آب شناور می مانند زیرا دانسیته یخ از آب کم تر است. زمانی که آب را فریز می کنید تا یخ تشکیل شود، آب منبسط شده و فضای بیش تری اشغال می کند؛ یعنی یک تکه یخ، حجم بیش تری نسبت به مقدرا آب به کار رفته برای همان تکه یخ دارد. بنابراین دانسیته آن کم تر از آب بوده و روی آن شناور می ماند. (برای فهم خواص ویژه آب به مطلب "چگالی یخ" مراجعه کنید)

در جدول زیر دانسیته برخی از مواد را می بینید:

سوال:

به نظر شما دانسیته به دمای هوا وابسته است؟ آیا می توانید تغییرات دانسیته بر حسب دمای آب را حدس بزنید؟

جواب: بله . البته این تغییرات بسیار اندک است ولی هرچه دما بیش تر باشد، دانسیته آب کم تر می شود زیرا آب با افزایش دما بیش تر به فاز گازی نزدیک تر می شود، فضای بین اجزای آن رفته رفته با افزایش دما بیش تر شده و بنابراین دانسیته آن کم تر خواهد بود.