در دنیای امروز که کاهش مصرف انرژی و بهبود کیفیت زندگی به یکی از دغدغههای اصلی بشر تبدیل شده است، استفاده از مصالح ساختمانی با کارایی بالا از اهمیت ویژهای برخوردار است. فوم پلییورتان به عنوان یک عایق رطوبتی ، صوتی و حرارتی قدرتمند، نقش مهمی در افزایش بهره وری انرژی ساختمانها و بهبود آسایش ساکنین ایفا میکند.
در این مقاله از کمانش به بررسی ویژگیهای منحصر به فرد فوم پلییورتان، مراحل تولید و کاربردهای گسترده آن در صنعت ساختمان خواهیم پرداخت.
فهرست فوم پلی یورتان
فوم پلی یورتان چیست؟
فوم پلی یورتان یا Polyurethane Foam که با نام فوم پلی اورتان یا فوم پلی یورتان سرد نیز شناخته می شود، محصول واکنش شیمیایی سریع دی ایزوسیانات و پلیال است و به دلیل خواص منحصر به فردی مانند عایقبندی حرارتی و صوتی بالا، سبکی و مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی، در صنایع مختلف کاربرد گستردهای دارد. این ماده در اشکال و فرمهای مختلفی مانند فوم مایع، فوم تزریقی، فوم اسپری، ورق فوم و درساندویچ پانل تولید میشود.
فوم پلییورتان مایع، به صورت دو جزئی بوده و در محل مورد نظر به صورت فوم پاشیده میشود. ورق فوم پلییورتان، در ضخامتهای مختلف تولید شده و برای عایق کاری سطوح مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. ساندویچ پانل نیز با استفاده از ورقهای فوم پلییورتان بین دو لایه فلزی تولید میشود و برای ساخت ساختمانهای پیش ساخته و سردخانهها کاربرد دارد. فوم پلییورتان به دلیل قابلیت انعطافپذیری بالا، در ساخت مبلمان و مصنوعات چوبی نیز مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین، این ماده به عنوان عایق حرارتی و صوتی در صنایع خودروسازی نیز کاربرد دارد.
به طور خلاصه، فوم پلییورتان به دلیل خواص منحصر به فرد و تنوع در کاربرد ها، به عنوان یکی از پرکاربردترین مواد عایق در صنایع مختلف شناخته میشود.
مواد تشکیل دهنده فوم پلی یورتان
فوم پلی یورتان از ترکیب دو ماده اصلی، یعنی پلیال و ایزوسیانات، به وجود میآید. واکنش شیمیایی سریع این دو ماده، ساختار سلولی فوم را شکل میدهد. علاوه بر این دو ماده اصلی، افزودنیهایی مانند کاتالیزور برای تسریع واکنش، عامل فوم زا برای ایجاد حبابها، سورفکتانت برای پایدارسازی سلولها و مواد دیگری برای تنظیم خواص نهایی فوم به آن اضافه میشوند. نوع پلیال و ایزوسیانات به کار رفته، به همراه نوع و مقدار افزودنیها، خواص نهایی فوم مانند چگالی، استحکام، انعطافپذیری و مقاومت در برابر حرارت و رطوبت را تعیین میکند.
فوم پلی یورتان تزریقی
فوم تزریقی پلی یورتان در واقع همان عایق پلی یورتان است که با روش تزریق دو مایع ایزوسیانات و پلیال به محل مورد نظر اجرا میشود. این مایع پس از تزریق، منبسط شده و تمام درزها و شکافها را پر میکند. قبل از تزریق، سطح باید کاملاً تمیز شده و در صورت نیاز ورقهایی روی سطح نصب شود. مایع پلییورتان از طریق سوراخهایی که روی ورقها ایجاد شده تزریق میشود. در روش دیگر برای مخازن بزرگ، تزریق از بالای ورقها انجام میشود. برای ساندویچ پانلها، مایع مستقیماً در سوراخهای ایجاد شده تزریق میشود.
فوم پلی یورتان پاششی
فوم پاششی پلی یورتان یا Polyurethane Spray Foam که به صورت مایع توسط دستگاه اسپری روی سطوح مختلف پاشیده میشود و مواد شیمیایی و رزین را به شکل فوم به اطراف پخش میکند. این فوم به سرعت سفت شده و به صورت جامد در میآید.
پاشش این مواد به دو صورت دستی و اسپری فوم انجام میشود. فومهای پلییورتان از دو ماده ایزوسیانات و پلی از ساخته شدهاند که در داخل یک مخزن مخصوص دارای پمپ و شیر کنترل فشار، قرار میگیرند.
این فوم به دلیل خاصیت عایق حرارتی و صوتی بسیار بالا، در صنایع مختلف از جمله ساختمانسازی کاربرد گستردهای دارد. فوم پلییورتان با استفاده از دستگاههای مخصوص پاشش، به صورت لایه یکنواخت و بدون درز روی سطوح مختلف اعمال میشود. سرعت اجرای بالا، پوشش کامل سطوح، مقاومت در برابر رطوبت و عوامل محیطی، سبک وزن بودن و تنوع در کاربرد از مزایای اصلی این نوع فوم می باشد. شایان ذکر است در اکثر کشورها جهت عایق بندی، فوم پلی یورتان پاششی مورد استفاده قرار می گیرد.
مشخصات فوم پلی یورتان
پلییورتان به عنوان یک ماده پلیمری، طیف گستردهای از خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی را دارا است که آن را به یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف تبدیل کرده است. برخی از مهمترین مشخصات فنی و ویژگیهای پلییورتان عبارتند از:
- سختی پلییورتان را میتوان با تغییر در فرمولاسیون آن در محدوده وسیعی تنظیم کرد.
- پلییورتان در برابر فشار و کشش مقاومت بالایی دارد و در صورت اعمال نیرو، به شکل اولیه خود باز میگردد.
- پلییورتانها در عین حال که مقاومت بالایی دارند، انعطافپذیری خوبی نیز از خود نشان میدهند.
- این ماده در برابر سایش و ضربه بسیار مقاوم است و حتی در دماهای پایین عملکرد خوبی دارد.
- پلییورتانها مقاومت بالایی در برابر پارگی دارند و خواص کششی خوبی از خود نشان میدهند.
- پلییورتانها در برابر بسیاری از مواد شیمیایی، روغن و آب مقاوم هستند.
- پلییورتان عایق الکتریکی بسیار خوبی است.
- پلییورتان به راحتی به بسیاری از مواد مانند فلز، چوب و پلاستیک میچسبد.
- پلییورتان در برابر تغییرات دمایی، اشعه ماوراء بنفش و بسیاری از عوامل محیطی دیگر مقاوم است.
- پلییورتانهای پایه پلی اتر به طور طبیعی در برابر رشد قارچ و کپک مقاوم هستند.
- میتوان پلییورتان را در رنگهای مختلف تولید کرد.
در جدول زیر مشخصات فیزیکی فوم پلی یورتان به صورت کامل آورده شده است:
| مشخصات فیزیکی فوم پلی یورتان | واحد | محدوده معمول | استانداردهای آزمون |
|---|---|---|---|
| چگالی | کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³) | 20 تا 200 | ASTM D1622 |
| استحکام فشاری | پاسکال (Pa) | 100,000 تا 10,000,000 | ASTM D1621 |
| استحکام کششی | پاسکال (Pa) | 10,000 تا 50,000 | ASTM D412 |
| درصد ازدیاد طول تا نقطه پارگی | درصد (%) | 10 تا 500 | ASTM D412 |
| مدول یانگ | پاسکال (Pa) | 100,000 تا 5,000,000 | ASTM D412 |
| ضریب انتقال حرارت | وات بر متر بر کلوین (W/m.K) | 0.02 تا 0.04 | ASTM C518 |
| ضریب نفوذ بخار آب | Perm | 1 تا 10 | ASTM E96 |
| جذب آب | درصد وزنی (%) | 0.5 تا 5 | ASTM D570 |
| مقاومت در برابر آتش | کلاس آتش | مختلف (B1, B2, …) | ASTM E84 |
| مقاومت شیمیایی | – | به مواد شیمیایی بستگی دارد | ASTM D543 |
| مقاومت در برابر سایش | – | به کاربرد بستگی دارد | ASTM D4060 |
انواع فوم پلی یورتان
فوم پلی یورتان یک نوع ماده پلیمری است که از گازهایی مانند دی اکسید کربن و ایزوسیانات اکسیژنات به طور فومی ساخته می شود. این ماده یکی از مهم ترین مواد مورد استفاده در صنایع مختلف مانند ساختمان سازی، اتومبیل سازی، مبلمان سازی، بسته بندی، و صنایع الکترونیکی است. انواع عایق فوم پلی یورتان در سه نوع دسته بندی می شود:
- فوم پلی یورتان سخت
- فوم پلی یورتان نرم
- فوم پلی یورتان نیمه سخت
فوم پلی یورتان سخت
فوم پلی یورتان سخت یا Rigid Polyurethane Foam فوم پلییورتان سخت از سلولهای بسته تشکیل شده و چگالی بالایی دارد. این ماده به دلیل خواص منحصر به فردی مانند عایق حرارتی بسیار خوب، مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی، چسبندگی بالا به سطوح مختلف و وزن سبک، کاربردهای گستردهای در صنایع مختلف پیدا کرده است.
از جمله مهم ترین کاربردهای فوم پلییورتان سخت میتوان به عایق کاری ساختمان، سردخانه، مخازن، لولهها، صنایع هوایی و دریایی اشاره کرد. این فوم به دلیل کاهش مصرف انرژی، افزایش راندمان سیستمهای سرمایشی و گرمایشی و همچنین مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت، یک انتخاب ایدهآل برای عایقکاری در صنایع مختلف محسوب میشود.
فوم پلی یورتان نرم
فوم پلی یورتان نرم یا Flexible Polyurethane Foam دارای سلول های باز هستند که هوا به راحتی از آنها عبور می کند. فلکس یا فوم نرم دارای کاربرد های وسیعی در صنعت امروز است. انواع فوم نرم شامل فوم پلی یورتان نرم بلوکی، فوم پلی یورتان نرم قالبی یا فوم سرد، ویسکوالاستیک می باشد.
فوم پلی یورتان نرم دارای ساختاری اسفنجی و نرم است و برای ساخت صنایع مبلمان، پوشش ها، اسباب بازی، لوازم ورزشی، و سایر مصارف خرد استفاده می شود. این نوع فوم ممکن است دارای خواص ارتجاعی و نرمی بالا باشد. فوم پلی یورتان نرم در ساخت مبلمان، تشک و صندلی خودرو به دلیل انعطاف پذیری و راحتی بالا کاربرد دارد.
فوم پلی یورتان نیمه سخت
فوم پلی یورتان نیمه سخت Semi-Rigid Polyurethane Foam در واقع بخشی از سلول های ساختاری تشکیل دهنده فوم پلی یورتان نیمه سخت مانند فوم نرم پلی یورتان از نوع سلول باز بوده و بخش دیگر همانند فوم پلی یورتان سخت از نوع سلول بسته می باشند.
وجود سلولهای بسته، استحکام و پایداری آن را افزایش میدهد، در حالی که سلولهای باز، خاصیت برگشتپذیری و جذب انرژی به آن میبخشند. این ویژگیها باعث شده تا فومهای نیمهسخت کاربردهای متنوعی داشته باشند؛ از جمله در ساخت قطعات خودرو، صنایع ریلی و دریایی به عنوان ضربهگیر، در اسباببازیها و همچنین در جاذبهای شوک و ارتعاشات. تنوع کاربرد این فومها نشان از تطبیقپذیری بالای آنها در صنایع مختلف دارد.
حلال فوم پلی یورتان
حلال فوم پلی یورتان یا Foam Spray Solvent ماده ای شیمیایی است که برای حل کردن یا نرم کردن فوم پلی یورتان پخته یا نشده استفاده میشود. استفاده از حلال اسپری فوم برای پاک کردن اسپری فوم از روی سطوح مختلف کاربرد دارد. چنانچه این ماده ناخواسته بر روی سطحی اسپری شود جهت پاک کردن آن باید از حلال مناسب استفاده شود.
اگرچه پاک کننده های چون الکل، تینر و غیره برای پاک کردن اسپری فوم مناسب خواهد بود اما حلال اسپری فوم که به صورت اسپری مایع در بازار موجود است به شما کمک خواهد کرد تا راحتتر آثار فوم پلی یورتان از بین برود. در کنار این نوع فوم، حلال اسپری فوم پلی یورتان نیز عرضه میشود تا چنانچه سطح ناخواسته به فوم آغشته شود بتوان با استفاده از این اسپری آن را پاک کرد.
توجه داشته باشید زمان گیرش پلی یورتان ۸ الی ۱۲ ساعت است. بهترین زمان برای استفاده از حلال و فوم پلی یورتان در ۸ ساعت اولیه است. اگرچه در بعضی از مواقع می توان از انواع تینر، استون، نفت، بنزین و غیره به عنوان حلال و فوم پلی یورتان استفاده کرد. اما چنانچه بخواهید راحتتر سطوح را از فوم پلی یورتان پاک کنید بهتر است حلال اسپری فوم را تهیه نمایید. این اسپری به صورت مایع در بازار به فروش میرسد.
کاربرد فوم پلی یورتان
فوم پلی یورتان به دلیل ویژگیهای عایقی، سبک وزن، مقاومت در برابر ضربه، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر شرایط محیطی مختلف، در صنایع مختلف و در بسیاری از بخشهای ساختمان ها و صنعتی کاربرد دارد. در زیر تعدادی از کاربردهای عمده این محصول آورده شده است:
- عایق کاری در ساختمان از جمله دیوار، سقف، کف، لولهها، مخازن، پانلهای ساندویچی، پشت بامها
- مناسب جهت مرغداری و دامداری ها
- در صنعت خودرو برای صندلیها، پشتیها، داشبورد، روکش داخلی دربها، عایقکاری کف، قطعات تزئینی
- صنایع بسته بندی جهت لوازم الکترونیکی، مواد غذایی، محصولات شکننده
- صنعت سردخانه برای پانلهای سردخانهای، تجهیزات برودتی
- صنعت دریایی جهت شناورها، قایقها، سازههای دریایی
- مبلمان به منظور استفاده در تشک، بالشت، قطعات مبلمان
- برای استفاده در تشک ورزشی، محافظ، تجهیزات ورزشی
- در صنعت کشاورزی برای گلخانه و سیلوها
- در صنعت هوافضا جهت مخازن سوخت، قطعات هواپیما
- در صنعت دریایی برای درزگیرها و فومهای پرکننده و قطعات شناور
مزایای فوم پلی یورتان
فوم پلی یورتان به دلیل ضریب انتقال بسیار پایینی که دارد، یک عایق حرارتی ایده ال برای جلوگیری از هدررفت انرژی گرمایی است. این محصول همچنین مزایای دیگری همچون مقاومت بالای در برابر میکروب، قارچ و باکتری ها، قابل تزریق و قالب گیری بودن، عدم تخریب در برابر مواد اسیدی و حلالها دارد. مزایای استفاده از فومهای پلی اورتان عبارتند از:
- چسبندگی بسیار زیاد به انواع سطوح مختلف
- مقاومت بالا در برابر خورندگی جوی و محیطی
- انعطاف پذیری بالا در دماهای مختلف
- مقاوم در برابر تغییرات ناگهانی دما
- فاقد مواد سمی و دارای تاییدیه مصرف در مجاورت مواد غذایی و آب آشامیدنی
- غیر قابل نفوذ در برابر بخار، آب و رطوبت
- عایق بندی حرارتی مناسب
- وزن بسیار پایین
- قابلیت پاشش پلی یورتان به مناطق غیر قابل دسترس
- هوا به راحتی از داخل آنها عبور می کند
- استحکام کششی بالایی دارد
- جذب صوت و ضریب حرارت پایین
- مقاومت خوب در مقابل حلالها و رطوبت
- وزن سبک
- فوم نیمه نرم پلی یورتان کاملا جاذب آب است ولی رطوبت هوا را جذب نمی کند
- مقاومت بالای در برابر تغییرات ناگهانی دما، انبساط و انقباض
- دوام و استحکام بالا در مقابل ضربه و ترک خوردگی
- سبک بودن وزن فوم پلی یورتان باعث میشود بار اضافه بر سازه وارد نشود.
فوم پلی یورتان یک انتخاب مناسب برای عایق کاری های حجیم و مکان های غیر قابل دسترس است.
معایب فوم پلی یورتان
در کنار مزایای فراوان فوم پلی یورتان، این عایق معایبی نیز دارد که باید قبل از استفاده از آن در نظر گرفته شوند.
- فوم پلی یورتان مایع به دلیل اینکه به طولانی مدت در محیط زیست باقی می ماند، برای طبیعت مضر است. این امر به دلیل اینکه پلی یورتان مایع به تدریج در محیط زیست پخش می شود و در نتیجه به سلامتی انسان و محیط زیست آسیب می رساند.
- فوم پلی یورتان مایع به دلیل اینکه به سختی از روی سطوح کنده می شود، پاک کردن آن از سطوح دشوار است. این امر به دلیل اینکه پلی یورتان مایع به سختی با آب و دیگر مواد پاک کننده ترکیب می شود و در نتیجه پاک کردن آن از سطوح دشوار است.
- فوم پلی یورتان مایع در زمان اجرا گاز های سمی و خطرناک تولید می کند. این امر به دلیل اینکه پلی یورتان مایع در هنگام اجرا به تدریج گاز های سمی و خطرناک تولید می کند و در نتیجه به سلامتی انسان و محیط زیست آسیب می رساند.
در نتیجه، استفاده از پلی یورتان مایع باید با احتیاط و دقت انجام شود و باید به طور کامل پاک کردن آن از سطوح و محیط زیست را تضمین کرد.
تولید فوم پلی یورتان
فوم پلی یورتان از واکنش شیمیایی دو ماده به نام های ایزوسیانات و پلی ال به وجود میآید. این واکنش گرمازا بوده و به سرعت انجام می شود. مراحل تولید فوم پلی یورتان به طور کلی شامل چند مرحله اصلی است که در زیر توضیح داده شده اند:
- آماده سازی مواد اولیه
- مخلوط کردن مواد
- فرآیند فوم سازی
- تزریق و انبساط
- عمل آوری فوم
- خشک کردن و پخت
- برش و بسته بندی
تولید فوم پلی یورتان فرایندی پیچیده است که از واکنش شیمیایی بین ایزوسیانات و پلی ال به وجود میآید. مراحل اصلی این فرآیند شامل آمادهسازی مواد اولیه، مخلوط کردن دقیق مواد با نسبتهای مشخص و افزودن کاتالیستها و مواد شیمیایی مکمل است. سپس مخلوط حاصل به دستگاه فومساز منتقل میشود و در آنجا فرآیند فومسازی و تزریق انجام میگردد. در این مرحله مواد شروع به انبساط و پف کردن میکنند و به شکل مورد نظر درمیآیند. پس از آن، فوم نیاز به عملآوری دارد تا به طور کامل سفت و سخت شود. در مراحل پایانی، فوم خشک شده، پخت میگردد و سپس برش خورده و بستهبندی میشود. کیفیت نهایی فوم پلی یورتان به دقت در انتخاب مواد اولیه و کنترل دقیق فرآیند تولید بستگی دارد.
کلام آخر
آن چه در این نوشته از کمانش به بیان آن پرداخته شد، معرفی فوم پلی یورتان بود. این محصول با مزایای عایق بودن، رطوبت گیری، سبک بودن و عایق بودن حرارتی و صوتی، یک انتخاب مطلوب برای مصارف مختلف است. با توجه به انواع مختلف فوم پلی یورتان، از فوم سرد تا فوم گرم، میتوان آن را در ساخت و ساز، صنعت و مصرف عمومی به صورت گسترده استفاده کرد. بنابراین، فوم پلی یورتان به عنوان یک عایق حرارتی و صوتی، در آینده نیز به عنوان یک انتخاب مطلوب برای مصارف مختلف باقی خواهد ماند.
سوالات متداول فوم پلی یورتان
فوم پلی یورتان به انگلیسی چه می شود؟
فوم پلییورتان به انگلیسی Polyurethane foam گفته میشود. این ماده پلیمری به دلیل خواص عایقبندی و چسبندگی بالا، کاربردهای گستردهای دارد.
فوم پلی یورتان مایع در چه مواردی استفاده می شود؟
فوم پلییورتان مایع به دلیل خاصیت انبساط سریع و پر کردن حفرهها، در عایقکاری ساختمانها، صنایع خودروسازی، ساخت قایق، عایقکاری لولهها و مخازن، ساخت قالبهای صنعتی و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارد.
کاربرد اسپری فوم پلی یورتان چیست؟
اسپری فوم پلییورتان به دلیل سهولت استفاده و سرعت بالای اجرا، در عایقکاری سقفها، دیوارها، کفها، درزگیری پنجرهها و درها، عایقکاری لولهها و کانالهای هوا، ساخت قالبهای سریع و بسیاری از کاربردهای تعمیراتی و ساختمانی استفاده میشود.
بهترین زمان برای استفاده از حلال اسپری فوم چه زمانی است؟
بهترین زمان برای استفاده از حلال اسپری فوم بلافاصله بعد از آغشته شدن سطح به فوم پلی یورتان است. پس باید هر چه سریع تر با استفاده از اسپری حلال پاک شود. هنگامی میتوانید از حلال فوم استفاده کنید که سطح مورد نظر به طور کامل خشک شده باشد.
فوم اسفنجی پلی یورتان چیست؟
فوم اسفنجی پلی یورتان عایقی حرارتی و صوتی است که به دلیل مزایایی مانند عایقبندی عالی، پوشش کامل، دسترسی به فضاهای غیرقابل دسترس، مقاومت بالا، وزن سبک و قیمت مناسب، در مصارف مختلفی از جمله عایق بندی ساختمان ها و ساخت مبلمان مورد استفاده قرار میگیرد.
