آشنایی با روش های تولید فوم سخت پلی یورتان

موارد کاربرد فوم سخت پلی یورتان (فوم ریجید) به سرعت در حال افزایش است که در اینجا قصد داریم به برخی از مهمترین این موارد اشاره کنیم:

فومهای بلوکی پلی یورتان

قدیمی ترین موارد استفاده از فوم سخت پلی یورتان در کاربرد بلوک ها می‌باشد. در این روش تولید ناپیوسته، مواد اولیه با یکدیگر ترکیب شده و فوم در درون قالب بلوکی تولید می گردد. پس از مدت مشخصی، بسته به اندازه و شرایط قالب، فوم را که به صورت بلوک خواهد بود از قالب خارج می کنند. سپس پس از پخت اضافی که چندین روز طول خواهد کشید، بلوک به شکل پانل یا اشکال دیگر بریده می‌شود. به‌منظور جداسازی آسان فوم از قالب از واکس جداکننده بر روی سطح قالب استفاده می‌شود.

از مزیت های استفاده از این روش می‌توان به پایین بودن سرمایه گذاری اولیه، تولید فوم با اندازه، شکل، دانسیته و مقاومت گوناگون اشاره کرد. از معایب این روش می‌توان به نیاز داشتن به نیروی کارگر زیاد، و میزان زیاد ضایعات فوم اشاره نمود. تنها وسایل لازم برای تولید فوم بلوکی استفاده از همزن، قالب و ترازو می‌باشد. طول و عرض قالب به آسانی قابل تنظیم است.

به هر حال، به‌منظور تولید فوم سخت پلی یورتان ( فوم ریجید) با دانسیته استاندارد ۳۵ کیلوگرم بر مترمکعب، و اجتناب از ایجاد دانسیته های نامنظم، ارتفاع بلوک تهیه شده نباید از ۸۰ سانتی متر بیشتر باشد. مواد اولیه فوم پلی یورتان برای تولید فوم بلوکی باید طوری فرموله شود که زمان کرم تایم نسبتا بالایی ( ۶۰-۴۵ ثانیه ) داشته باشد. به همین دلیل، زمان کافی برای مخلوط کردن مواد اولیه و ریختن در داخل قالب وجود دارد. البته باید در نظر داشت، ریختن مواد در داخل قالب می بایست قبل از رمان کرمی شدن صورت پذیرد. همچنین پس از مخلوط کردن، مواد  و وسایل اختلاط را باید توسط حلال پلی یورتان مانند دی ام اف و متیلن کلراید شستشو داد تا کاملاً پاک و تمیز شوند و اثری از فوم بر روی آن‌ها باقی نماند. پیشرفت مشخص در این زمینه به کار بردن دستگاه تزریق فوم برای کاهش به کارگیری همزن و روش همزدن دستی است. در هر صورت برای پر کردن قالب‌های بزرگ، نیازمند دستگاه فوم سازی با قدرت خروجی بالا خواهیم بود زیرا زمان کرمی شدن یا همان کرم تایم محدود است و ممکن است منجر به افزایش ضایعات فوم گردد.

تولید بلوک های فوم با ارتفاع ۹۰-۸۰ سانتی متری و تا دانسیته ۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب امکان پذیر خواهد بود. تولید فوم با دانسیته بالاتر نیازمند کاهش ارتفاع فوم است. در غیر این صورت فوم شکسته یا سوخته خواهد شد که دلیل آن افزایش درجه حرارت در قسمت مرکزی بلوک می‌باشد. به‌عنوان مثال، برای دستیابی به فوم با دانسیته ۲۰۰-۸۰ کیلوگرم بر مترمکعب، ارتفاع فوم می بایست در حد ۳۰-۲۰ سانتی متر تنظیم گردد.

فوم پانلی پلی یورتان

تولید پیوسته بلوک های فوم سخت پلی یورتان ( فوم ریجید) زمانی که نیاز به میزان زیادی از فوم باشد مورد توجه قرار داد. در این حالت مخلوط مواد پلی یورتان در حال واکنش به وسیله نازل روی یک صفحه در حال حرکت ریخته می‌شود. در حین افزایش حجم فوم ( رشد فوم )، قسمت های کناری نیز به وسیله صفحات عمودی نگهداری می شوند. در پایان مرحله فوم شدن، فوم سخت پلی یورتان حاصله بریده و برای مدتی نگهداری می‌شود تا پخت فوم کامل گشته و سپس به اندازه و شکل های دلخواه برش داده می‌شود. در این روش معمولاً زمان کرمی شدن ( کرم تایم ) باید پایین باشد تا از جابجایی و جریان فوم جلوگیری شود.

فوم پاششی پلی یورتان

در فوم پاششی، مخلوط پلی یورتان توسط دستگاه اسپری بر روی دیوار یا سقف مورد نظر پاشیده می‌شود. سرعت واکنش تشکیل فوم باید آنقدر بالا باشد تا مخلوط پلی یورتان  سریعا سفت شده و از چکیدن از روی دیواره یا سقف اجتناب شود ( زمان کرمی شدن باید حدود ۵-۴ ثانیه باشد ).  سطح دیوار یا سقف باید خشک و عاری از گرد و خاک، آلودگی و روغن باشد. مخلوط پلی یورتان مورد نظر به خوبی بر روی سطح می چسبد. اگر سطح مورد نظر دیواره ای عمودی باشد به‌منظور تمیز در آوردن سطح باید پاشش فوم به صورت لایه نازک باشد. به‌منظور دستیابی به ضخامت فوم مطلوب، لایه های بیشتر را می‌توان با پاشش دوباره فوم بر روی دیواره ایجاد کرد. فوم پاششی پلی یورتان را معمولاً به‌عنوان عایق حرارتی استفاده می‌شود  همانند عایق کردن مخازن و لوله ها، عایق دیواره و سقف مرغداری و سوله ها. همچنین در زمانی که درجه حرارت سطح مورد عمل پاشش خیلی پایین باشد باید از انجام پاشش فوم اجتناب کرد. برای جلوگیری از خطر آتش سوزی، ضخامت لایه فوم پاششی نباید از ۵ سانتی متر بیشتر باشد. البته برای دستیابی به ضخامت های بیشتر می‌توان با پاشش مجدد، لایه های اضافی برور وی سطح فوم قبلی ایجاد کرد.

ریختن در محل فوم سخت پلی یورتان

اصطلاح ریختن در محل وقتی به کار می رود که مخلوط اولیه فوم پلی یورتان را مستقیما در محل استفاده ریخته و در همان جا عمل فوم شدن آغاز می شود. استفاده اصلی از این روش در صنایع یخچال سازی است. جایی که خواص بسیار عالی عایق حرارتی فوم پلی یورتان سبب می‌شود تا از ضخامت دیواره یخچال تا حد زیادی کاسته شود و در عین حال ۳۰ درصد به حجم داخلی آن اضافه شود. به هر حال قدرت چسبندگی بالای فوم پلی یورتان به بر دیواره یخچال باعث بالا رفتن استقامت بدنه یخچال گردیده و این موضوع به انتخاب لایه های سبک تر و نازک تری در انتخاب بدنه  و صرفه جویی در هزینه های تولید کمک می کند. در روش ریختن فوم در محل، تمامی خلل و فرج مربوطه پوشانده اما بدنه و دیواره سطح باید قدرت تحمل فشار حاصل از رشد فوم ( حدود ۱ کیلوگرم بر سانتی مترمکعب ) را داشته باشد. برای نگه داشتن دیواره می‌توان از گیره نیز استفاده کرد. در این روش، محفظه و کابینت را در داخل گیره قرار داده و مخلوط مواد اولیه پلی یورتان را در یک مرحله یا چند مرحله به داخل محفظه می ریزیم.

بالا بودن درجه حرارت برای به جریان افتادن فوم پلی یورتان و چسبندگی آن لازم است. تاثیر درجه حرارت بر دانسیته فوم نهایی نیز باید در نظر گرفت. بالا بودن درجه حرارت باعث کاهش دانسیته به ویژه در قسمت های نازک خواهد شد. معمولاً درجه حرارت گیره بین ۶۰-۴۰ درجه سانتی گراد است.

فوم پلی یورتان قالب گیری

بازار فوم سخت پلی یورتان روز به روز در حال افزایش است. یکی از محصولاتی که اخیرا مورد توجه فراوان قرار گرفته تولید فوم سخت پلی یورتان (فوم ریجید) با دانسیته بالا می‌باشد. با افزایش دستمزدها و هزینه های تولید، و همچنین نایاب شدن چوب های نازک و محکم، و همچنین گران بودن چوب،  استفاده از فوم چوب جایگزین مناسبی برای چوب گردیده است. روش قالب گیری فوم سخت پلی یورتان با دانسیته بالا شبیه به فوم های دانسیته پایین است اما کاربرد آن‌ها متفاوت است. مقاومت مکانیکی بالا و داشتن سطح فوق العاده از مزیت های این فوم ها محسوب می‌شود.

برای تولید فوم چوب پلی یورتان معمولاً از قالب سیلیکونی ( الاستومری ) استفاده می‌شود که دلیل آن ارزان بودن و تولید سریع و آسان این قالب‌ها می‌باشد. استفاده از مواد جداکننده فوم از قالب نیز به‌منظور افزایش عمر قالب لازم است. در قالب‌های سیلیکونی معمولاً از پوشش‌های جدا کننده استفاده می‌شود. این پوشش‌های پایه لاکی در حین فوم شدن به سطح فوم چسبیده و  رنگ یکنواختی به سطح فوم می‌بخشد. بسته به مقاومت محصول موردنیاز، دانسیته فوم چوب پلی یورتان از ۶۰ کیلوگرم بر مترمکعب تا ۱۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب قابل تنظیم است. در داخل قالب می‌توان از قطعات ضایعاتی چوب یا فوم به‌عنوان پر کننده استفاده نمود. برای افزایش طول عمر قالب سیلیکونی نباید آن‌ها را بیش‌ازحد پر کرد و یا به‌طور مداوم مواد تزریق کرد. برای دستیابی به سطحی یکنواخت و صاف، بهتر است قالب‌ها را تا دمای ۵۰ درجه سانتی گراد گرم کرد تا مطمئن شویم قالب قبل از تزریق کاملاً خشک شده است.