بالنسبة للعديد من المؤسسات الصغيرة، على الرغم من أن خط الإنتاج المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة يوفر إنتاجًا عاليًا، إلا أن التكاليف مرتفعة جدًا أيضًا، وقد لا يتطلب السوق المستهدف مثل هذه الكميات الكبيرة. ونتيجة لذلك، أصبحت خطوط الإنتاج غير المستمرة لرغوة البولي يوريثان المرنة هي الخيار المفضل لديهم. فيما يلي مقدمة لخط الإنتاج غير المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة:


1. معدات عملية رغوة الصندوق


لقد تم تطوير عملية ومعدات رغوة الصناديق كتقنية جديدة لتلبية احتياجات منشآت إنتاج رغوة البولي يوريثان صغيرة الحجم. وهو يعتمد على تقنيات إنتاج الرغوة المخبرية واليدوية، وهي في الأساس نسخة مطورة من أساليب الرغوة المختبرية. لقد مرت هذه العملية بثلاث مراحل تطوير. في البداية، تم وزن جميع المواد المكونة بالتسلسل وإضافتها إلى حاوية أكبر، تليها إضافة TDI. بعد الخلط السريع، يُسكب الخليط على الفور في قالب صندوقي كبير. كانت هذه الطريقة ذات كثافة عمالية عالية، وتنبعث منها تركيزات عالية من الغازات السامة، وتشكل مخاطر صحية كبيرة على المشغلين. بالإضافة إلى ذلك، فإن تناثر المواد أثناء الصب من شأنه أن يجذب كمية كبيرة من الهواء، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات هواء كبيرة داخل هيكل الرغوة وحتى التسبب في تشقق الرغوة. علاوة على ذلك، كانت هناك كمية كبيرة من النفايات المتبقية، مما أدى إلى نفايات مادية كبيرة وارتفاع تكاليف الإنتاج

وفي وقت لاحق، تم دمج مضخات القياس لنقل المواد إلى برميل الخلط بقاع يفتح تلقائيًا. بعد الخلط بسرعة عالية، سيتم فتح اللوحة السفلية لبرميل الخلط، وسيقوم الهواء المضغوط بطرد المواد بسرعة إلى القالب لتوسيع الرغوة. ومع ذلك، عانى هذا النهج من هياكل مسام الرغوة غير المستوية بسبب التدفق السريع للمواد، مما أدى إلى هياكل الرغوة الدوامة ومشاكل في الجودة مثل الشقوق على شكل هلال. المرحلة الثالثة من تحسين العملية هي جهاز رغوة الصندوق الذي يتم اعتماده في الغالب اليوم. مبدأ الرغوة الأساسي موضح في الصورة



(أ)
قياس المواد الخام وخلطها (ب) الرغوة (ج) ترتفع الرغوة إلى الحد الأقصى للارتفاع


1 - برميل خلط المواد القابل للرفع؛ 2 - قالب صندوق قابل للتجميع؛ 3 - اللوحة العلوية للصندوق العائم؛ 4- جسم فوم


الصورة 1: رسم تخطيطي لمبدأ رغوة الصندوق


تتكون معدات الإنتاج الصناعي لرغوة الصناديق بشكل أساسي من خزانات المواد الخام، ووحدات مضخة القياس، وبراميل الخلط القابلة للرفع، وقوالب الصناديق الخشبية القابلة للتجميع. كما هو موضح في الرسم التخطيطي لمعدات رغوة الصندوق المصنعة بواسطة Hennecke (الصورة 2)، يتم تخزين المواد الخام الرغوية في خزانات ويتم تنظيمها بواسطة أجهزة التحكم للوصول إلى نطاق درجة حرارة المعالجة المطلوبة، وعادة ما يتم الاحتفاظ بها عند درجة حرارة 23°C ± 3°C. بالتتابع، تقوم مضخة القياس بحقن البولي إيثر بوليول، المحفز، المواد الخافضة للتوتر السطحي، عوامل الرغوة، إلخ، في أسطوانة الخلط لمدة التحريك من 30 إلى 60 دقيقة. بعد ذلك، وفقًا للصيغة، يتم إدخال TDI، إما مباشرة أو من خلال حاوية وسيطة بمفتاح سفلي. الخلط الفوري يتبع إضافة TDI. اعتمادًا على المواد والتركيبة، يتم التحكم في سرعة التحريك عادةً عند 900 إلى 1000 دورة في الدقيقة (r/min)، مع وقت تحريك يتراوح من 3 إلى 8 ثوانٍ. بعد التحريك، يتم رفع برميل الخلط بسرعة. الجزء السفلي من البرميل يفتقر إلى قاع ويتم وضعه على اللوحة السفلية لصندوق القالب عند خفضه، باستخدام حلقة إغلاق عند الحافة السفلية للبرميل لمنع تسرب المواد.


عند الرفع، يمكن نشر الملاط الممزوج جيدًا مباشرة وتفريقه على اللوحة السفلية لقالب الصندوق، مما يسمح بارتفاع الرغوة الطبيعية. لمنع تكوين سطح مقبب على الجزء العلوي أثناء الرغوة، تم تجهيز لوحة القالب العلوية التي تتوافق مع مساحة القالب وتسمح بحركة الحد الأعلى. يتكون صندوق القالب بشكل أساسي من ألواح خشبية صلبة، مع اللوحة السفلية المثبتة على عربة نقل القالب المتحركة. جميع الألواح الجانبية الأربعة قابلة للتجميع، وتتميز بآليات قفل سريعة الفتح والإغلاق. الجوانب الداخلية للألواح مطلية بعوامل تحرير قائمة على السيليكون أو مبطنة بمادة فيلم البولي إيثيلين لمنع الالتصاق. بعد 8 إلى 10 دقائق من النضج القسري داخل الصندوق، يتم فتح الألواح الجانبية لصندوق القالب، مما يسمح بإزالة الرغوة المرنة على شكل كتلة. وبعد 24 ساعة إضافية من النضج، يمكن أن تخضع كتل الرغوة هذه للقطع وإجراءات ما بعد المعالجة الأخرى.




1 - خزان المواد الخام. 2 - وحدة مضخة القياس. 3 - خزانة التحكم. 4 - خلط البرميل مع جهاز الرفع. 5 - صندوق الرغوة. 6 - المنتج النهائي الرغوي؛ 7- اللوحة العائمة


الصورة 2: معدات رغوة الصناديق المصنعة بواسطة Hennecke (BFM100/BFM150)


تتميز عملية ومعدات رغوة الصندوق بخصائص مثل التشغيل البسيط، وهيكل المعدات المدمج والمباشر، والاستثمار المنخفض، والبصمة الصغيرة، والصيانة المريحة. هذه الميزات تجعلها مناسبة بشكل خاص للمؤسسات الصغيرة العاملة في الإنتاج المتقطع لرغوة الكتل منخفضة الكثافة. ومع ذلك، فإن عيوبها واضحة أيضًا: انخفاض كفاءة الإنتاج، وبيئة إنتاج أقل ملاءمة، والتركيز العالي للغازات السامة المنبعثة في الموقع، مما يستلزم استخدام أنظمة تنقية الغازات السامة والعوادم عالية الفعالية.



لتعزيز كفاءة الخلط، أضافت بعض الشركات عدة حواجز رأسية ومتساوية البعد إلى الجدران الداخلية لبرميل الخلط. هذه الحواجز، جنبا إلى جنب مع المحرضات الحلزونية عالية السرعة، تسهل الخلط عالي السرعة. يمكن لهذا النهج أن يقلل إلى حد ما من تأثيرات التدفق الصفحي في سائل الخلط ويحسن كفاءة الخلط. مثال على ذلك هو منتجنا SAB-BF3302. لمعرفة مظهر المنتج ومواصفاته الفنية، يرجى الرجوع إلى الصورة 3.



الصورة 3: آلة تعبئة العلب الأوتوماتيكية بالكامل (Sabtech Technology Limited)


يأتي خط الإنتاج هذا مزودًا بكل من التحكم الآلي الكامل بالكمبيوتر وأوضاع التحكم اليدوي. إنها مناسبة لإنتاج رغوة البولي يوريثان المرنة بكثافات تتراوح من 10 إلى 60 كجم/سم. الحد الأقصى لإخراج الرغوة: 180 لتر. ارتفاع الرغوة: 1200 مم. قوة الخلط: 7.5 كيلو واط. الطاقة الإجمالية: 35 كيلو واط.


2. معدات تحضير الرغوة ذات الخلية المفتوحة


رغوة البولي يوريثان ذات الخلية المفتوحة هي منتج رغوي وظيفي تم تطويره في الثمانينيات. إنها تمتلك مسامية عالية، بنية شبكية متميزة، ليونة، تهوية، وقوة ميكانيكية جيدة. إنه يجد تطبيقًا واسعًا كمواد ترشيح ممتازة وامتصاص الصدمات في وسائل النقل، والأجهزة، وأغشية ترشيح المواد الطبية، وكحاملات محفزة في الصناعة الكيميائية. إن ملئه في خزانات وقود الطائرات يمكن أن يمنع تقليب الزيت ويقلل من خطر الانفجارات. يؤدي تشريبه بملاط السيراميك والتلبيد بدرجة حرارة عالية إلى إنتاج مادة مرشح سيراميكية مفتوحة الخلية جديدة تستخدم في الصناعة المعدنية.


يتضمن تحضير رغوة البولي يوريثان ذات الخلية المفتوحة طرقًا مثل التحلل المائي بالبخار والنقع القلوي والانفجار. في الإنتاج الصناعي، يتم استخدام طريقة الانفجار في الغالب. في البداية، يتم تحضير رغوة البولي يوريثان ذات حجم مسام محدد باستخدام عملية الرغوة الصندوقية. وبعد ذلك، يتم وضعها في معدات شبكة الانفجار المخصصة، ويتم ملؤها بالغاز المتفجر، ويتم إشعالها بعد ملء الجسم الرغوي بالكامل. من خلال الاستفادة من طاقة الصدم والحرارة المرتفعة الناتجة عن معاملات الانفجار، تتمزق جدران خلايا رغوة البولي يوريثان وتندمج على جدران الخلايا، لتشكل بنية شبكية متميزة، كما هو موضح في الصورة 4.



الصورة 4: رغوة الخلية المفتوحة المتصلة بالشبكة بشكل واضح


تُستخدم طرق مثل التحلل المائي بالبخار أو النقع القلوي لتحضير رغوة الخلية المفتوحة. ومع ذلك، هناك قضايا انخفاض الكفاءة، وسوء الجودة، والتلوث البيئي مع هذه الأساليب. يتم استخدامها بشكل رئيسي في الإنتاج على نطاق صغير مثل اختبار العينات المعملية. يستخدم الإنتاج على نطاق واسع في المقام الأول طريقة الانفجار.



شركة ATL Schubs GmbH، وهي شركة ألمانية، متخصصة في البحث والتطوير للرغاوي الشبكية من مادة البولي يوريثان وتقوم بتصنيع آلات تفجير الرغوة ReticulatusTM. غرفة الانفجار لمعدات تفجير الرغوة الشبكية تأتي في شكلين: أسطواني ومستطيل. الأول مناسب للرغوة الأسطوانية، بينما الأخير أكثر تنوعًا. يمكن استخدامه ليس فقط للرغوة المربعة ولكن أيضًا لمعالجة الرغوة الشبكية من الرغوة الأسطوانية، كما هو موضح في الصورة 5. غرفة الانفجار مصنوعة من صفائح فولاذية عالية الجودة بسمك 100 ملم. يتم التحكم في التشغيل عن طريق مودم الكمبيوتر، مما يوفر ميزات مثل الفتح والإغلاق التلقائي، والقفل التلقائي، والتشغيل التلقائي، والتنبيهات التلقائية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تسهيل تصميم البرنامج وتعديله عن بعد من خلال أجهزة استشعار نقل البيانات.



الصورة 5: معدات معالجة شبكية رغوة البولي يوريثان (ATL Schubs)


أثناء الإنتاج، يتم دفع الأجسام الرغوية التي يتراوح طولها من 3 إلى 6 أمتار والمخصصة للشبكات إلى غرفة الانفجار. يتم إغلاق باب الغرفة هيدروليكيًا، ويتم إخلاء الهواء داخل الغرفة باستخدام مضخة التفريغ. تحت التحكم بالكمبيوتر، يتم إدخال نسبة دقيقة من غازي الأكسجين والهيدروجين، ويتم ضبط نسبة خليط الغاز ميكانيكيًا بناءً على عوامل مثل نوع عينة الرغوة ومتطلبات حجم الشبكة

تقوم أجهزة الاستشعار بمراقبة العملية بشكل مستمر، مما يضمن أن تكون جميع معلمات العملية ضمن الظروف المحددة قبل بدء التفجير المتحكم فيه. القوة المتفجرة وشدة اللهب الناتجة عن الانفجار تخترق الجسم الرغوي بأكمله، مما يخلق بنية شبكية متميزة. بعد التشكيل، يتم تبريد جسم الرغوة، ويتم تطهير المواد المتبقية وغازات النفايات باستخدام النيتروجين، ويمكن بعد ذلك فتح غرفة الضغط لاسترداد الرغوة الشبكية. تستغرق العملية برمتها حوالي 8 إلى 10 دقائق. يقع قطر مسام الرغوة الشبكية ضمن نطاق 10 إلى 100 مسام في البوصة (ppi) (ملاحظة: تشير ppi إلى عدد المسام في بوصة واحدة).


ما ورد أعلاه يوفر نظرة ثاقبة لعملية الإنتاج غير المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة. آمل أن تكون هذه المعلومات مفيدة لك.

يشير استقرار رغوة الإسفنج الناعمة من البولي يوريثان إلى ما إذا كانت الرغوة تنكسر، وتغلق المسام، وتنهار، وتشمل أيضًا صلابة المنتج، وكثافته، ومرونته، وقوة الشد، وحجم المسام، والجوانب الأخرى التي تلبي متطلبات العملاء. ولتحقيق ذلك، من الضروري توحيد المواد الخام والتركيبات ومعايير التشغيل، والتحكم في التفاعلات الكيميائية المعقدة والمتنوعة في بيئات مختلفة.


الاستعباد:
تقاس الكثافة بالكيلوجرام لكل متر مكعب أو بالجرام لكل سنتيمتر مكعب. بالنسبة للمنتجات الصغيرة غير المنتظمة، ليس من السهل قياس مساحة المقطع العرضي. يمكن للمرء استخدام ورق الرسم البياني بمربعات صغيرة (مثل ورق الرسم البياني بجوانب مربعة 2 مم) لرسم مساحة المقطع العرضي للمنتج الذي يتم قياسه وحساب الكثافة عن طريق عد المربعات. أثناء عملية الإنتاج، تم تحديد كثافة التركيبة ومعدل التدفق وسرعة الحزام الناقل وعرض الرغوة. قياس ارتفاع الرغوة سوف يكشف عن كثافة الرغوة. على سبيل المثال، إذا وصل ارتفاع الإسفنجة إلى 95 سنتيمترًا، فإن كثافتها تبلغ 20 كيلوجرامًا لكل متر مكعب. ترتبط الكثافة بالصيغة وتتأثر أيضًا بمعدل التفاعل. هناك فرق في الكثافة بين الجزء العلوي والسفلي من نفس الرغوة.


Ardالحداد:
يمكن تقسيم صلابة الإسفنج إلى نوعين. يعكس أحدهما صلابة سطح المنتج المستخدم لمواد الأحذية، بينما يعكس الآخر الصلابة الإجمالية للمنتج المستخدم لإسفنجات الأثاث. ترتبط صلابة الرغوة بالأجزاء الصلبة والحرارة ومحتوى المادة الخام أثناء التفاعل، بما يتوافق مع المواد TDI وMC وPOP. تتأثر صلابة الرغوة أيضًا بدرجة الارتباط المتقاطع. ومع انخفاض كثافة الإسفنجة، يصبح من الصعب زيادة كمية الملوثات العضوية الثابتة. بالنسبة للرغاوي منخفضة الكثافة وعالية الصلابة، ينصب التركيز على كيفية زيادة الملوثات العضوية الثابتة وTDI في التركيبة لتقليل MC. بالنسبة للرغوة ذات الكثافة المتوسطة والعالية والصلابة العالية، ينصب التركيز على تعظيم تأثير تصلب POP وTDI.


مرونة:
ترتبط المرونة في المقام الأول بالوزن الجزيئي للبولي إيثر. كلما زاد الوزن الجزيئي، زادت مرونة المنتج. ثانياً، يتعلق الأمر بتكوين سلاسل جانبية أثناء التفاعل الإسفنجي؛ كلما قل عدد السلاسل الجانبية، كلما كانت المرونة أفضل. يمكن أن يؤدي تقليل مؤشر TDI إلى تقليل تكوين السلاسل الجانبية، كما أن تقليل الحرارة داخل الرغوة يمكن أن يقلل أيضًا من تكوين السلاسل الجانبية. ومع ذلك، إذا كان هناك عدد قليل جدًا من السلاسل الجانبية، فإن نسبة تحمل التركيبة ليست عالية، والرغوة غير مستقرة. ترتبط مرونة الإسفنج أيضًا بتوازن التركيبة. عندما تغلق الإسفنجة الرغوية العادية مسامها، تنخفض مرونتها بشكل حاد. لا تتمتع الرغوة عالية الصلابة بمرونة جيدة، ولكن الرغوة الناعمة جدًا لا تتمتع أيضًا بمرونة عالية.


قوة الشد:
تُستخدم إسفنجات الأثاث بشكل أساسي في الجلوس والانحناء، وبالتالي فإن متطلبات قوة الشد ليست عالية جدًا. ترتبط قوة الشد للإسفنجة بمحتوى NCO ودرجة الارتباط المتقاطع في خطوط الطول. يمكن أن تؤدي زيادة مؤشر TDI وزيادة الحرارة داخل الرغوة إلى تقوية محتوى NCO ودرجة الارتباط المتقاطع. زيادة MC تقلل من زيادة قوة الشد في كثير من الحالات. ترتبط كمية TDI التي يمكن أن "تستوعبها" التركيبة بطريقة الرغوة، مثل آلات الضغط العالي، وآلات الضغط المنخفض، والرغوة اليدوية، والتي تختلف. الإسفنجة ذات معدل الاستطالة العالي لا تتمتع بالضرورة بقوة تمزق عالية. بالنسبة للمنتجات التي تؤكد على قوة الشد، فإن إضافة كمية صغيرة من مسحوق الحجر يمكن أن يقلل بشكل كبير من قوة الشد دون فقدان الأصل.


المسام:
غالبًا ما تصبح الرغوة ذات المسام الجيدة جدًا رغوة متوسطة إلى عالية الجودة، ويرتفع السعر أيضًا بشكل ملحوظ. يعد تكوين المسام مشكلة شاملة، وللحصول على مسام موحدة وحساسة وخالية من العيوب، يجب أن يكون لدى المرء فهم عميق للآلات والمواد الخام والتركيبات والمعلمات. عادةً ما يحدث تكوين الثقوب والثقوب بسبب تسرب الهواء الزائد إلى المواد الخام أثناء التحريك على رأس الماكينة أو أثناء حركة المواد الخام. وقد ينتج أيضًا عن سوء جودة المواد الخام أو التلوث. النظرية القائلة بأن تسرب الهواء في الأنابيب يسبب ثقوبًا لا يمكن الدفاع عنها. أثناء الرغوة، يكون الضغط داخل الأنبوب أعلى من الضغط الجوي خارج الأنبوب. تتدفق المواد الخام فقط من الأنبوب، ولا يمكن للهواء من الخارج الدخول

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.

1. بولي إيثر


يتفاعل البولي إيثر، باعتباره المادة الخام الرئيسية، مع الأيزوسيانات لتكوين اليوريثان، وهو التفاعل الهيكلي لمنتجات الرغوة. عندما يزداد الوزن الجزيئي بنفس الوظيفة، تزداد قوة الشد والاستطالة والمرونة للرغوة، بينما يتناقص نشاط التفاعل للبولي إيثرات المماثلة. وبنفس القيمة المكافئة (الوزن الجزيئي/الوظيفة)، تؤدي الزيادة في الوظيفة إلى تسريع التفاعل، وزيادة درجة الارتباط المتقاطع للبولي يوريثان، وزيادة صلابة الرغوة، وتقليل الاستطالة. يجب أن يكون متوسط ​​الأداء الوظيفي للبوليولات أعلى من 2.5؛ إذا كان منخفضًا جدًا، فإن استعادة الجسم الرغوي بعد الضغط يكون ضعيفًا.



إذا كانت كمية البولي إيثر المستخدمة عالية، بما يعادل انخفاضًا في المواد الأخرى (TDI، الماء، المحفزات، إلخ)، فمن السهل أن تتسبب في تشقق أو انهيار المنتجات الرغوية. إذا كانت كمية البولي إيثر المستخدمة منخفضة، فإن منتج الرغوة يميل إلى أن يكون قاسيًا، مع مرونة منخفضة وملمس ضعيف.



2. وكيل رغوة


بشكل عام، عند إنتاج كتل البولي يوريثين بكثافة أكبر من 21، يتم استخدام الماء فقط (عامل الرغوة الكيميائي) كعامل رغوة. تُستخدم المركبات منخفضة الغليان مثل كلوريد الميثيلين (MC) كعوامل رغوة مساعدة في الصيغ منخفضة الكثافة أو الصيغ فائقة النعومة.



تعمل عوامل الرغوة المساعدة على تقليل كثافة الرغوة وصلابتها. نظرًا لأنها تمتص بعضًا من حرارة التفاعل، فإن المعالجة تتباطأ، مما يتطلب زيادة في كمية المحفز. ومن خلال امتصاص الحرارة، يتم تجنب خطر حرق اللب.



يمكن التعبير عن قدرة الرغوة من خلال مؤشر الرغوة (عدد أجزاء الماء أو ما يعادله من الماء المستخدم لـ 100 جزء من البولي إيثر):


IF = م (ماء) + م (F-11) / 10 + م (MC) / 9 (100 جزء من البولي إيثر)



يتفاعل الماء، باعتباره عامل رغوة، مع الإيزوسيانات لتكوين روابط اليوريا ويطلق كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون والحرارة. إنه تفاعل نمو متسلسل. الماء الزائد يقلل من كثافة الرغوة ويزيد من صلابة. ومع ذلك، فإنه يقلل أيضًا من حجم وقوة مسام الرغوة، مما يقلل من قدرتها على التحمل، مما يجعلها عرضة للانهيار أو التشقق. تؤدي زيادة استهلاك TDI إلى المزيد من إطلاق الحرارة وزيادة خطر حرق القلب. إذا تجاوزت كمية الماء 5.0 أجزاء، فيجب إضافة عوامل رغوة فيزيائية لامتصاص بعض الحرارة ومنع حرق القلب. ويعني انخفاض الماء انخفاضًا مماثلًا في كمية المحفز المستخدم، ولكنه يزيد من الكثافة.



3. عامل حفاز


أمين: يتم استخدام A33 بشكل عام، والذي يعزز التفاعل بين الإيزوسيانات والماء، وضبط كثافة الرغوة، ومعدل فتح الفقاعات، وما إلى ذلك، ويعزز بشكل أساسي تفاعلات الرغوة.


كمية كبيرة من الأمين: يتشقق منتج الرغوة، وتكون هناك ثقوب أو فقاعات في الرغوة؛ كمية قليلة جدًا من الأمين: تنكمش الرغوة، وتغلق المسام، ويصبح الجزء السفلي من منتج الرغوة سميكًا.



القصدير: عادة، يتم استخدام القصدير (II) أوكتوات (T-9)؛ يعد أكسيد القصدير (IV) (T-19) محفز تفاعل هلامي نشط للغاية، ويعمل بشكل أساسي على تعزيز تفاعل الهلام، أي تفاعل المرحلة اللاحقة.


الكثير من القصدير: التبلور السريع، زيادة اللزوجة، ضعف المرونة، ضعف نفاذية الهواء، مما يؤدي إلى ظاهرة الخلايا المغلقة. إن زيادة الجرعة بشكل صحيح يمكن أن يؤدي إلى الحصول على مواد بلاستيكية رغوية ذات خلايا مفتوحة جيدة مع الاسترخاء، وزيادة الجرعة بشكل أكبر تجعل الرغوة تصبح أكثر كثافة تدريجيًا، مما يؤدي إلى الانكماش والخلايا المغلقة.


كمية قليلة جدًا من القصدير: عدم وجود مادة هلامية كافية، مما يؤدي إلى التشقق أثناء الرغوة. قد تكون هناك شقوق على الحواف أو الأسطح، مع نتوءات وضعف التماسك. يمكن أن يؤدي تقليل الأمين أو زيادة القصدير إلى زيادة قوة طبقة رغوة البوليمر عند توليد كمية كبيرة من الغاز، وبالتالي تقليل ظاهرة التجويف أو التشقق.



ما إذا كان للبلاستيك الرغوي من البولي يوريثان بنية خلية مثالية مفتوحة أو مغلقة يعتمد بشكل أساسي على ما إذا كان معدل تفاعل الهلام ومعدل تمدد الغاز متوازنين أثناء تكوين الرغوة. يمكن تحقيق هذا التوازن عن طريق تعديل أنواع وكميات محفزات الأمين الثلاثي ومثبتات الرغوة في الصيغة.



4. مثبت الرغوة (زيت السيليكون)


مثبتات الرغوة هي نوع من المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تعمل على تشتيت البوليوريا بشكل جيد في نظام الرغوة، وتعمل بمثابة "نقاط ربط مادية" وتزيد بشكل كبير اللزوجة المبكرة لخليط الرغوة، مما يمنع التشقق. من ناحية، له تأثير مستحلب، مما يعزز الامتزاج بين مكونات المادة الرغوية. من ناحية أخرى، فإن إضافة مواد خافضة للتوتر السطحي من السيليكون العضوي يمكن أن تقلل من التوتر السطحي للسائل، وتقلل من الطاقة الحرة المطلوبة لتشتيت الغاز، وتجعل الهواء المشتت في المواد الخام يتنوي بسهولة أكبر أثناء التحريك والخلط، وتسهيل إنتاج الفقاعات الدقيقة، ضبط حجم مسام الرغوة، والتحكم في بنية خلية الرغوة، وتحسين استقرار الرغوة. يمنع انهيار الفقاعات أو انفجارها، ويجعل جدران الرغوة مرنة، ويتحكم في حجم المسام وتوحيد الرغوة. بشكل عام، كلما زاد استخدام عامل الرغوة والملوثات العضوية الثابتة، زادت كمية زيت السيليكون المستخدم.



الاستخدام العالي: يزيد من مرونة جدران الرغوة في مرحلة لاحقة، مما يجعلها أقل عرضة للانفجار، مما يؤدي إلى صغر المسام وخلايا مغلقة.


استخدام منخفض: تنفجر الرغوة، وتنهار بعد الرغوة، وحجم المسام أكبر، وسهولة الرغوة المشتركة.



5. تأثير درجة الحرارة


يتسارع تفاعل رغوة البولي يوريثين مع زيادة درجة حرارة المادة، الأمر الذي يمكن أن يشكل خطر حرق القلب والاشتعال في التركيبات الحساسة. بشكل عام، تظل درجات حرارة مكونات البوليول والإيزوسيانات ثابتة. عند الرغوة، تنخفض كثافة الرغوة مع زيادة درجة حرارة المادة. وبنفس الصيغة، إذا ظلت درجة الحرارة كما هي ولكن درجة الحرارة المحيطة مرتفعة في الصيف، تزداد سرعة التفاعل، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة الرغوة وصلابتها، وزيادة الاستطالة، وزيادة القوة الميكانيكية. في الصيف، يمكن زيادة مؤشر TDI بشكل مناسب لتصحيح الانخفاض في الصلابة.



6. تأثير رطوبة الهواء


مع زيادة الرطوبة، يتفاعل الأيزوسيانات الموجود في الرغوة مع الرطوبة الموجودة في الهواء، مما يؤدي إلى انخفاض في الصلابة. لذلك، عند الرغوة، يمكن زيادة كمية TDI بشكل مناسب. يمكن أن تؤدي الرطوبة الزائدة إلى ارتفاع درجة حرارة المعالجة بشكل كبير، مما يؤدي إلى حرق القلب.



7. تأثير الضغط الجوي


وبنفس الصيغة، تؤدي عملية الرغوة في المناطق المرتفعة إلى انخفاض كثافة منتج الرغوة.

يعتمد تفاعل رغوة البولي يوريثان على مكونين كيميائيين رئيسيين: بوليول إيثر وإيزوسيانات، بالإضافة إلى إضافات أخرى بما في ذلك الماء وثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان ومثبتات الرغوة والمحفزات. يتم خلط هذه المواد على الفور وبقوة، وتتفاعل لتكوين رغوة، وهي عملية تولد كمية كبيرة من الحرارة.



البلاستيك الرغوي عبارة عن مادة مسامية ذات مساحة سطحية كبيرة. في حين أن الحرارة المتولدة عند حواف الرغوة يمكن أن تتبدد، فإن الحرارة الموجودة في الجزء المركزي، بسبب التأثير العازل للرغوة، تكون أكثر صعوبة في إزالتها. في التفاعل النموذجي، تؤدي الحرارة المنطلقة إلى رفع درجة حرارة مركز كتلة الرغوة لتحقيق المعالجة. وقد لوحظ أنه في غضون 2 إلى 6 ساعات بعد الرغوة، يمكن أن ترتفع درجات الحرارة إلى 140-160
°
C، وأحيانا أعلى من ذلك، حولها 180
°
C. إذا استمرت درجة الحرارة في الارتفاع، يمكن أن يؤدي ذلك إلى حرق القلب، والتدخين، وحتى الاحتراق التلقائي.



بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي التعرض الطويل لرغوة البولي يوريثان لأشعة الشمس إلى تفاعل أكسدة تلقائية، مما يتسبب في تحلل البوليمر، وتغير اللون، والتقصف، وانخفاض في الخصائص الفيزيائية، مما يجعلها غير صالحة للاستخدام. منذ تصنيع البولي يوريثين، أصبح حرق اللب والشيخوخة موضوعات ساخنة للبحث والاهتمام في صناعة البولي يوريثين.



تعتبر مضادات الأكسدة من الإضافات المهمة في إنتاج رغوة البولي يوريثان. تمنع مضادات الأكسدة المناسبة تحلل البوليولات، وتقلل من تكوين المنتجات الثانوية، وتقلل من خطر حرق اللب، ويمكن أن تؤخر الشيخوخة التأكسدية الحرارية أثناء استخدام المنتج، وبالتالي إطالة عمره. عادةً ما تكون مضادات الأكسدة شائعة الاستخدام في رغوة البولي يوريثان سائلة وتنقسم إلى ثلاث فئات: الأمينات العطرية (مثل 5057)، والفينولات المعوقة (مثل 1135)، واسترات الفوسفيت (مثل PDP). بالنسبة للتطبيقات ذات متطلبات الألوان المنخفضة، يتم استخدام مزيج من الأمينات العطرية والفينولات المعيقة بشكل عام، في حين أن التطبيقات ذات متطلبات الألوان الأعلى قد تستخدم مزيجًا من الفينولات المعيقة واسترات الفوسفيت.



علاوة على ذلك، إذا تعرضت المنتجات لأشعة الشمس بشكل متكرر، فيجب إضافة كمية معينة من مثبتات الأشعة فوق البنفسجية لتحسين العمر الافتراضي ومقاومة الاصفرار. تتكون مثبتات الأشعة فوق البنفسجية بشكل أساسي من ماصات الأشعة فوق البنفسجية ومثبتات الضوء الأميني المعوق (HALS). تمتص ماصات الأشعة فوق البنفسجية، مثل البنزوتريازولات والبنزوفينونات والتريازينات، الأشعة فوق البنفسجية الضارة وتحولها إلى حرارة من خلال نقل رابطة الهيدروجين داخل الجزيئات أو الأيزومرية المقرنة العابرة. يشير HALS إلى الأمينات التي تحتوي كل منها على مجموعتي ميثيل
α
- ذرة الكربون التي تتحول بعد الأكسدة الضوئية إلى جذور النيتروسو. تعتبر هذه الجذور مكونات مستقرة يمكنها التقاط الجذور الحرة وتجديد جذور النيتروسو من خلال التفاعل مع جذور البيروكسيد. تشتمل عوامل حجب الأشعة فوق البنفسجية على أسود الكربون وأكسيد الزنك وثاني أكسيد التيتانيوم وأصباغ أخرى تستخدم كملونات. تستخدم هذه العوامل تشتتها العالي وقدرتها على التغطية لعكس الأشعة فوق البنفسجية الضارة، مما يحمي البوليمر.