الأسباب والحلول لمقاومة الضغط الضعيفة للإسفنجة ذات الارتداد البطيء

ترتبط مقاومة الضغط للرغوة بالعديد من العوامل مثل بنية أجزاء السلسلة المختلفة التي تتكون منها الرغوة، والروابط الكيميائية بين الجزيئات، وبلورة البوليمرات، ودرجة فصل الطور، وبنية الإيزوسيانات، ونسبة الإيزوسيانات مستخدم.

1  تتكون الرغوة ذات الارتداد البطيء من تفاعل البوليولات ذات الوزن الجزيئي العالي والبوليولات ذات الوزن الجزيئي المنخفض مع الأيزوسيانات. تتمتع الأجزاء الناعمة التي تتكون من البوليولات ذات الوزن الجزيئي العالي بأحجام كبيرة وكثافة منخفضة للوصلات المتشابكة ونشاط عالي. فهي سهلة الضغط وتتعافى بسرعة بعد إزالة الضغط. تتميز الأجزاء الصلبة التي تتكون من البوليولات ذات الوزن الجزيئي المنخفض بأحجام صغيرة وكثافة عالية للوصلات المتشابكة ونشاط منخفض. يصعب ضغطها ويصعب أيضًا استعادتها بعد إزالة القوى الخارجية. تمنح هذه الخاصية الرغاوي خاصية الارتداد البطيء وهي الأساس لتصنيع الرغاوي البطيئة الارتداد.

ونظرًا لاختلاف خصائص الأجزاء الناعمة والصلبة في الرغاوي ذات الارتداد البطيء، فإن هناك درجة معينة من فصل الطور بينهما. إذا لم يكن هناك فصل طور بين الأجزاء، فإن الجسم الرغوي يكون كليًا متماسكًا بإحكام على نطاق واسع، مما يؤدي إلى ظاهرة "حرك شعرة واحدة ويتحرك الجسم كله"، مما يعني أنه ينكمش ككل عند ضغطه ويتوسع عندما يتم تحرير الضغط. ومع ذلك، فإن البنية المجهرية للرغوة تحدد أن هذا الوضع لا يمكن تحقيقه بالكامل. خاصة في الرغاوي البطيئة الارتداد، فإن قطاعات السلسلة المختلفة لها هياكل جزيئية مختلفة، وتوزيعات غير متساوية للوزن الجزيئي، وفصل طور لا مفر منه. يؤدي فصل الطور الطفيف إلى صعوبة تعافي بعض القطع الصلبة، بسبب نشاطها المنخفض، أثناء عملية التعافي بعد إزالة القوى الخارجية. هؤلاء "الهاربون" يعيقون بشكل أو بآخر تعافي الأجزاء الناعمة، مما يؤدي في النهاية إلى تقلصها.

2  إن تبلور الأجزاء الصلبة، التي تكون أقوى من تبلور الأجزاء الناعمة، هو أيضًا سبب لضعف التعافي. تتمتع المواد بتوافقات مماثلة، والتي تنطبق أيضًا على الرغاوي ذات الارتداد البطيء. نظرًا لأن الأجزاء الصلبة تحتوي على نقاط تشابك أقرب وكثافة تشابك أعلى، فمن المرجح أن تتجمع الجزيئات الصغيرة المتكونة معًا. ونظرًا لوجود الروابط الهيدروجينية، فإن هذه المواد المجمعة المحتوية على الهيدروجين تعمل على تعزيز تبلور المادة، مما يؤدي إلى زيادة قوى التماسك. بعد الضغط، تغير القوى الخارجية حالة التجميع لأجزاء السلسلة، مما يسهل على المجموعات القطبية الاندماج معًا. عندما يتم إطلاق القوة الخارجية، يصعب عودة حالة التجميع الجديدة، بسبب قوى التماسك القوية، إلى حالة الإجهاد المسبق، مما يؤدي إلى انكماش الرغاوي البطيئة الارتداد.

3  يعد هيكل الأيزوسيانات أيضًا أحد العوامل التي تؤثر على مقاومة ضغط الرغاوي البطيئة الارتداد. يستخدم TDI عادةً لإنتاج رغاوي ذات ارتداد بطيء. نظرًا لأن مجموعتي NCO في جزيء TDI تقعان في المواضع 2،4 و2،6، فإن لديهما زاوية معينة بينهما، مما يجعلهما عرضة للتشوه تحت الضغط. خاصة في ظل ظروف الضغط الساخنة، يحدث تشوه كبير وفقدان للحرارة، وهو ما يظهر بشكل خاص في رغاوي كأس حمالة الصدر، مما يجعل التعافي من هذه التشوهات أمرًا صعبًا.

4  يعد انخفاض مؤشر NCO للإيزوسيانات المستخدم في تحضير رغاوي الارتداد البطيء أيضًا سببًا لضعف الانتعاش. عادة ما يكون مؤشر NCO للرغاوي العادية أعلى من 100، بينما في الرغاوي البطيئة الارتداد، يتراوح مؤشر NCO بشكل عام بين 85-95. وهذا يعني أن 5-15% من مجموعات الهيدروكسيل لا تشارك في التفاعل. لذلك، على الرغم من أن سطح الرغوة يبدو ككيان واحد، إلا أنه يوجد داخليًا جزء كبير من أجزاء السلسلة المستقلة عن بعضها البعض.

حلول لتحسين مقاومة الضغط للرغاوي ذات الارتداد البطيء:

1. استخدم بولي إيثر عالي EO (ما يسمى بولي إيثر عامل النفخ) لاستبدال بعض البولي إيثر البطيء الارتداد.

A  يحتوي البولي إيثر عالي EO على قيمة هيدروكسيل منخفضة ووزن جزيئي كبير. بعد التفاعل مع الأيزوسيانات، تكون الأجزاء المتكونة ذات أوزان جزيئية أكبر أو قريبة من تلك التي تتكون عندما يتفاعل البولي إيثر العادي مع الأيزوسيانات، مما يقلل من درجة فصل الطور والبلورة.

B  يحتوي البولي إيثر عالي المحتوى من EO على شرائح ناعمة وسلسة، والتي يمكن أن توفر تأثيرات ارتداد بطيئة جيدة. بالإضافة إلى ذلك، فإن إضافة بولي إيثر عالي EO يمكن أن يحسن بشكل فعال مقاومة درجات الحرارة المنخفضة للرغاوي البطيئة الارتداد.

2. أضف كمية صغيرة من البوليستر المعدل بالبولي إيثر لزيادة قوة تماسك المادة.

تتمتع شرائح البوليستر، بسبب وجود مجموعات الإستر، بقوى تماسك داخلية عالية وخصائص شد وضغط جيدة، مما يحسن بشكل كبير مقاومة الضغط للرغاوي البطيئة الارتداد.

3. استخدم كمية صغيرة من البولي إيثر عالي الأداء والوزن الجزيئي العالي كعامل تشابك، واستبدل بعض البولي إيثر العادي بالبولي إيثر عالي النشاط من أجل الارتداد البطيء.

وهذا يعطل توزيع أجزاء السلسلة، ويقلل من درجة فصل الطور، ويزيد من درجة التفاعل، مما يقلل من التبلور.

4. استخدم MDI أو أضف MDI إلى TDI.

تتمتع MDI ببنية مختلفة عن TDI وتنتج رغاوي ذات مقاومة أفضل للضغط وفقدان أقل للحرارة. في حالة استخدام MDI، فمن الأفضل استخدام MDI المعدل (مع تفرع عالي وإغلاق سهل للخلايا)؛ يمكن أيضًا استخدام أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة السائلة، حيث إنها تعمل على التدوير داخل الجزيئات وأكثر مقاومة للضغط. تتمتع الرغاوي ذات الارتداد البطيء المصنوعة من جميع أجهزة MDI بمقاومة ضغط أفضل بكثير من TDI النقي، والعديد من الشركات المصنعة تستخدم هذا بالفعل.