Home / صنایع پلی یورتانی / صنعت خودرو / مشخصات فیزیکی فوم نرم پلی یورتان
فوم سرد پلی یورتان
فوم نرم پلی یورتان

مشخصات فیزیکی فوم نرم پلی یورتان

آشنایی با مشخصات فیزیکی فوم نرم پلی یورتان

فوم پلی یورتان یکی از متنوع ترین موادی است که تاکنون ابداع شده است. ما در زندگی خود با مواد پلی یورتان احاطه شده ایم. داخل خودرو، زیر فرش، داخل یخچال، داخل تخت خواب و … همه و همه از مواد پلی یورتان ساخته شده است.فوم پلی یورتان به دلیل تولید در انواع اشکال و کاربردهای مختلف، مصارف گوناگونی در صنایع مختلف دارد. فوم به آسانی شکل هر قالبی را به خود گرفته و به آسانی برش داده می‌شود.

فوم نرم پلی یورتان با وجود داشتن ظاهری ساده دارای پیچیدگی های زیادی می‌باشد. کاربرد پلی یورتان در صنعت برای تولید طیف وسیعی از محصولات بسیار متنوع است. به‌عنوان‌مثال ممکن است دو نوع فوم صندلی پلی یورتان از لحاظ ظاهری بسیار شبیه به هم بوده اما خواص فیزیکی متفاوتی داشته باشند. تولید کنندگان مواد اولیه پلی یورتان اصولاً آزمون‌های استانداردی را به منظور دستیابی به محصولی با مشخصات فیزیکی مشخص انجام می‌دهند. تنها با انجام چنین آزمایشاتی می توان فوم مناسبی برای کاربرد مناسبی تولید کرد.

راحتی، پشتیبانی و دوام از پارامترها کلیدی  در تعیین مشخصات فیزیکی فوم پلی یورتان به حساب می آید.

با وجود آنکه تست‌ها و آزمایشات مختلفی برای انتخاب یک فوم برای استفاده در محصولی مشخص وجود دارد، تمامی فوم ها باید این ویژگی مشترک را داشته باشند:

راحتی: فوم نرم پلی یورتان باید احساس خوبی به کاربر بدهد و شخص از نشستن بر روی آن احساس راحتی داشته باشد.

پشتیبانی: فوم نرم پلی یورتان باید بتواند مقدار وزن مشخصی را تحمل و پشتیبانی کند تا یک شخص بتواند به راحتی بر روی آن بنشیند.

دوام: فوم نرم پلی یورتان باید در طول عمر خود افت کیفیت نداشته و مشخصات فیزیکی اولیه خود را حفظ کند.

به عنوان مثال،  فوم صندلی مبلی باید پشتیبان خوبی باشد، دوام و راحتی بالایی داشته باشد در حالی که فوم  پشتی و زیر آرنجی همان مبل الزاماً نیاز نیست وزن بالایی را پشتیبانی کند.

تولید فوم نرم پلی یورتان

به منظور درک بهتر این موضوع که چرا مشخصات فوم پلی یورتان اینقدر متغییر است بهتر است ایتدا با روش تولید فوم پلی یورتان بیشتر آشنا شویم. فوم نرم پلی یورتان از واکنش دو مایع شیمیایی با نام پلی ال و ایزوسیانات تشکیل می‌شود. این مواد توسط میکسر با دور بالا و در زمان مشخصی  با هم ترکیب شده و واکنش تشکیل فوم بلافاصله اتفاق می افتد.

برای تولید فوم نرم پلی یورتان معمولاً از دو روش استفاده می‌شود. در روش اول، مواد پلی یورتان ترکیب شده به داخل نقاله ( conveyor) ریخته شده و در آنجا واکنش داده و فوم منبسط می‌شود. دیواره های نقاله به فوم اجازه می‌دهند تا فوم به سمت بالا رشد کند و تا حدود نیم تا یک متر ارتفاع بگیرد. به فوم تولیدی در این روش فوم بلوکی ( slab stock) گویند. فوم بلوکی که به ابر و اسفنج معروف است سپس به اندازه و شکل دلخواه توسط دستگاه برش بریده می‌شود و به مدت ۳ روز اجازه داده می‌شود تا عملیات پخت کامل شود. اکثر تشک تختخواب و مبلمان به این روش تولید می‌گردد.

در روش دوم، که به فوم قالبی معروف است، فرایندی است که در آن قطعات فوم با تزریق مواد اولیه پلی یورتان به داخل قالب هایی از جنس فلز یا آرالدیتی ریخته شده و با شکل و اندازه مشخص ریخته شده و به فوم اجازه داده می‌شود تا در داخل قالب واکنش داده و پخت شود. این روش معمولاً برای تولید فوم صندلی خودرو و برخی قطعات صندلی مبلی استفاده می‌شود. روش تولید فوم گرم و فوم سرد پلی یورتان هر دو به روش قالبی می باشد.

مشخصات فیزیکی فوم نرم پلی یورتان

مشخصات فیزیکی مختلفی در فوم نرم پلی یورتان وجود دارد که در انتخاب فوم صندلی و مبلی مورداستفاده قرار می‌گیرد. مشخصات فیزیکی فوم پلی یورتان می‌بایست تحت شرایط دمایی و رطوبتی خاصی اندازه گیری شود و همچنین باید نهایت دقت صورت پذیرت تا نتایج آزمون تکرار پذیر باشد.

دانسیته فوم پلی یورتان ( DENSITY)

دانسیته یکی از مهم‌ترین پارامترهای فیزیکی فوم پلی یورتان محسوب می‌شود. دانسیته یک مقیاس برای اندازه گیری مقدار وزن فوم در واحد حجم آن می‌باشد. واحد دانسیته معمولاً به کیلوگرم بر مترمکعب یا پوند بر فوت مکعب محاسبه می‌شود. دانسیته فوم را معمولاً با افزودن مواد و گاز عامل پف زا به داخل رزین پلی یورتان تنظیم می‌کنند. دانسیته نقش بالایی در استحکام و دوام فوم ایفا می کند. اصولاً هر جه دانسیته فوم بالاتر باشد، فوم شکل و حالت ظاهری اولیه خود را در مدت طولانی تری حفظ خواهد کرد.

پارامتر نیروی انحراف فوم ( IFD)

پارامتر نیروی انحراف فوم ( IFD) مقیاسی از سفتی فوم می‌باشد. باید توجه کرد که سفتی فوم پلی یورتان به دانسیته فوم وابسته نیست و این گمان که هرچه دانسیته فوم بالاتر باشد فوم سفت‌تر است اشتباه است. بسته به مقدار IFD امکان‌پذیر است که یک فوم نرم با دانسیته بالا و یا یک فوم سفت با دانسیته پایین تولید کرد. پارامتر IFD ارتباط مستقیمی با احساس راحتی شخص بر روی فوم دارد. مقدار نیروی لازم برای فشردن فوم پلی یورتان به اندازه ۲۵ درصد از ارتفاع اولیه خود توسط یک وزنه را IFD گویند. مسلم است هر چه مقدار IFD بالاتر باشد به معنی سفت‌تر بودن فوم می‌باشد.

فوم نرم پلی یورتان

پارامتر پشتیانی ( SUPPORT FACTOR)

پارامتر دوم در اندازه‌گیری IFD با فروبردن قطعه تا ۶۵ درصد از ارتفاع اولیه فوم تعیین می‌شود. این پارامتر به منظور تعیین قابلیت فوم برای پشتیبانی در عمق زیاد استفاده می‌شود.

معمولاً هر چه اختلاف بین IFD 25% و IFD 65% بیشتر باشد، قابلیت فوم در پشتیبانی از وزن بیشتر است. نسبت مقدار IFD 65% به IFD 25% را فاکتور پشتیبانی ( support factor) می نامند. فاکتور پشتیبانی عددی بین ۱٫۵ تا ۲٫۶ می‌باشد. هر چه این عدد بیشتر باشد، قابلیت فوم برای پشتیبانی از وزن فرد بیشتر است.

خستگی فوم ( FLEX FATIGUE)

آزمون‌های متعددی برای تعیین دوام  و سفتی فوم نرم پلی یورتان وجود دارد. اما اصول همه آن‌ها با فشردن فوم در دفعات مشخص و اندازه گیری سفتی و افت ارتفاع فوم قبل و بعد از تست استوار است. در تست خستگی فوم پلی یورتان، نمونه فوم مورد آزمایش ممکن است چندین هزار بار فشرده شود. سپس درصد افت IFD اندازه گیری می‌شود.

برش غلتکی (ROLLER SHEAR)

یکی از آزمون‌های خستگی متداول در فوم پلی یورتان تست برش غلتکی نام دارد که در آن یک وزنه غلتکی بر روی نمونه فوم از هر دو جهت ( حدود ۲۵۰۰۰ دور) غلتانده می‌شود.  این تست میزان مقاومت سایشی و فشردگی فوم را اندازه گیری می‌کند و دوام و طول عمر فوم را تعیین می‌کند. در اینجا نیز میزان افت IFD اندازه گیری می‌شود.

فوم نرم پلی یورتان

مقاومت به پارگی فوم پلی یورتان ( TEAR STRENGTH)

به منظور تعیین میزان مقاومت فوم نرم پلی یورتان در برابر پارگی و خرد شدن آزمون‌های ویژه‌ای انجام می‌شود. این آزمون در کاربردهایی که فوم پلی یورتان می‌بایست مداوم دست‌کاری شود بسیار اهمیت دارد ( همانند مونتاژکاری یا رودوزی فوم صندلی). تست‌هایی که برای این منظور مورداستفاده قرار می‌گیرد شامل تست مقاومت کشسانی، مقاومت پارگی و تست ازدیاد طول می‌باشد. این تست‌ها قابلیت فوم برای منعطف و کشسان ماندن بدون پاره شدن در حین استفاده را اندازه گیری می‌کنند. این پارامترهای اندازه گیری به ویژه برای فوم هایی مهم است که مقدار زیادی مواد پرکننده یا فیلر و یا مواد تأخیر انداز شعله  در آن استفاده‌شده است. این افزودنی‌ها تمایل فوم پلی یورتان به پاره شدن را افزایش می‌دهند.

مقاومت پارگی فوم نرم پلی یورتان

قابلیت ارتجاعی فوم پلی یورتان (RESILIENCE)

قابلیت ارتجاعی فوم مقیاسی از کشسانی و جهندگی فوم می‌باشد. قابلیت ارتجاعی بالای فوم پلی یورتان موجب ایجاد احساس راحتی مصرف‌کننده می‌گردد. قابلیت ارتجاعی فوم معمولاً با انداختن یک توپ فولادی بر روی قطعه فوم و اندازه گیری میزان جهش و برگشت توپ فلزی تعیین می‌شود. قابلیت ارتجاعی فوم نرم پلی یورتان بین ۲۰ درصد تا ۸۰ درصد است. بالا بودن این درصد نشان‌دهنده راحتی سطح فوم می‌باشد. البته گاهی لازم است برای کاربردهای خاص، قابلیت ارتجاعی فوم پلی یورتان را کاهش داد. به‌عنوان‌مثال فوم پلی یورتان ویسکوالاستیک دارای قابلیت ارتجاعی و جهندگی پایینی است.

عبور جریان هوا در فوم ( AIR FLOW)

عبور جریان هوا در فوم یک تست بسیار مهم در تعیین مشخصات فیزیکی فوم پلی یورتان محسوب می‌شود. عملکرد فوم زمانی بهبود می‌یابد که عبور جریان هوا در فوم بیشینه باشد. این بیشینگی نشان‌گر باز بودن تمام سلول‌ها و انعطاف‌پذیر بودن فوم می‌باشد. یک قانون سرانگشتی از عبور جریان هوا در فوم پلی یورتان باید حداقل عدد ۳۲ مترمکعب بر دقیقه باشد.

فوم نرم پلی یورتان

حساسیت به شعله فوم پلی یورتان (COMBUSTIBILITY)

این حقیقت که فوم پلی یورتان همانند دیگر مواد آلی مانند نفت، بنزین، چوب، کاغذ، پشم، نایلون، پلی‌اتیلن و غیره آتش می‌گیرد و گازهای سمی از خود متصاعد می‌کند این ضرورت را ایجاب می‌کند که در هنگام کار با مواد پلی یورتان می‌بایست، اقدامات ایمنی لازم در نظر گرفته شود.

وقتی فوم پلی یورتان آتش می‌گیرد،به‌سرعت می‌سوزد و اکسیژن محیط اطراف را به‌سرعت مصرف و گرمای زیادی تولید می‌کند. فوم پلی یورتان نباید در معرض شعله مستقیم یا غیرمستقیم و یا در نزدیکی مکان‌ها و منابع با دمای بالا مانند سیگار، کبریت، اجاق‌گاز، کوره قرار گیرد. همانند تمام مواد شیمیایی آلی، وقتی فوم پلی یورتان آتش بگیرد دودی حاوی گازهای سمی ازجمله مونوکسید کربن آزاد می‌کند. کاهش اکسیژن در منطقه آتش‌سوی موجب خفگی و حتی مرگ افراد مصدوم خواهد گشت.

ازآنجایی‌که فوم پلی یورتان از فرمولاسیون و ترکیبات مختلفی تشکیل‌شده که قابلیت آتش پذیری متعددی را از خود نشان می‌دهند، برخی از فرمولاسیون‌ها ممکن است برای کاربردهای خاص مناسب نباشند. همچنین ممکن است مصارف و مکان‌هایی موجود باشد که صرف‌نظر از فرمولاسیون، استفاده از فوم پلی یورتان مجاز نباشد.

الزامات و استانداردهای مقاومت به شعله متعددی در حوزه‌های مختلف ازجمله مبلمان، حمل‌ونقل، ساختمان و غیره موجود است. این استانداردها گاهی متوسط و گاهی خیلی سخت گیرانه است. همچنین داشتن استاندارد خاصی برای یک محصول حاوی مواد پلی یورتان الزاماً به معنی تضمین ایمنی محصول برای تمامی کاربردها نمی‌باشد.

افزودنی‌هایی که برای افزایش مقاومت به آتش‌سوزی فوم پلی یورتان استفاده می‌شود بر کیفیت فوم پلی یورتان تولیدی اثر می‌گذارد. قابلیت آتش‌سوزی یک محصول گاهی می‌تواند با به‌کارگیری قطعات و آستر ها در فوم پلی یورتان کاهش یابد.

این مطلب هم مطالعه کنید

پلی یورتان فوم خودرو

کاربرد پلی یورتان در صنعت خودرو

مزیت های مواد پلی یورتان در صنعت خودرو بی همتاست   در این مقاله قصد …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *