تؤثر العديد من العوامل على عملية الرغوة وجودة المنتج النهائي عند تصنيع رغوة البولي يوريثان المرنة. ومن بين هذه العوامل، تلعب العوامل البيئية الطبيعية مثل درجة الحرارة ورطوبة الهواء والضغط الجوي أدوارًا حاسمة. تؤثر هذه العوامل بشكل كبير على كثافة الرغوة والصلابة ومعدل الاستطالة والقوة الميكانيكية.


1. درجة الحرارة:


تفاعل رغوة البولي يوريثان حساس للغاية، حيث تعتبر درجة الحرارة عامل تحكم رئيسي. ومع ارتفاع درجة حرارة المادة، يتسارع تفاعل الرغوة. في التركيبات الحساسة، يمكن أن تشكل درجات الحرارة المرتفعة بشكل مفرط مخاطر مثل حرق القلب والاشتعال. بشكل عام، من الضروري الحفاظ على درجات حرارة ثابتة لمكونات البوليول والإيزوسيانات. تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى انخفاض مماثل في كثافة الرغوة أثناء الرغوة.


تزيد درجات الحرارة المرتفعة، خاصة في الصيف، من سرعة التفاعل، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة الرغوة وصلابتها، وزيادة معدل الاستطالة، مع تعزيز القوة الميكانيكية. ولمواجهة انخفاض الصلابة، يُنصح بضبط مؤشر TDI. يجب على الشركات المصنعة ضبط معلمات العملية وفقًا لتغيرات درجات الحرارة الموسمية والإقليمية لضمان استقرار جودة المنتج.


2. رطوبة الجو:


تؤثر رطوبة الهواء أيضًا على عملية رغوة رغوة البولي يوريثان المرنة. تؤدي الرطوبة العالية إلى حدوث تفاعلات بين مجموعات الأيزوسيانات الموجودة في الرغوة والرطوبة المحمولة جواً، مما يؤدي إلى انخفاض صلابة المنتج. زيادة جرعة TDI أثناء الرغوة يمكن أن تعوض هذا التأثير. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي الرطوبة الزائدة إلى رفع درجات حرارة المعالجة، مما قد يؤدي إلى حرق القلب. يحتاج المصنعون إلى ضبط تركيبات ومعايير عملية الرغوة بعناية في البيئات الرطبة لضمان جودة المنتج واستقراره.


3. الضغط الجوي:


ويعد الضغط الجوي عاملاً مؤثراً آخر، خاصة في المناطق ذات الارتفاعات المختلفة. يؤدي استخدام نفس التركيبة على ارتفاعات أعلى إلى انخفاض كثافة منتج الرغوة نسبيًا. ويرجع ذلك إلى تغيرات الضغط الجوي التي تؤثر على انتشار الغاز وتمدده أثناء الرغوة. يجب على الشركات المصنعة العاملة في المناطق المرتفعة أن تأخذ في الاعتبار ذلك وقد تحتاج إلى تعديل التركيبات أو معلمات المعالجة لتلبية متطلبات الجودة.



في الختام، تؤثر العوامل البيئية الطبيعية بشكل كبير على عملية الرغوة وجودة المنتج النهائي لرغوة البولي يوريثان المرنة. يجب على الشركات المصنعة تعديل معلمات العملية بناءً على الظروف الموسمية والإقليمية والبيئية لضمان كثافة الرغوة المستقرة والصلابة والقوة الميكانيكية، وتلبية متطلبات ومعايير العملاء.

إن رغوة PU المرنة المقاومة للهب، والمعروفة أيضًا باسم رغوة PU المرنة المقاومة للحريق، هي بشكل عام مادة مقاومة للحريق يتم تصنيعها عن طريق إضافة مثبطات اللهب إلى مواد البولي يوريثان المختلفة.


وظيفة مثبطات اللهب: يمكنها امتصاص الحرارة والتحلل إلى مواد غير قابلة للاحتراق عند درجة حرارة الاشتعال أو بالقرب منها؛ يمكن أن تتفاعل مع منتجات الاحتراق الخاصة برغوة البولي يوريثان المرنة لإنتاج مواد يصعب حرقها، وبالتالي تأخير الاحتراق والسماح لنقطة الإشعال بالإطفاء الذاتي.


مثبطات اللهب الشائعة: مثبطات اللهب القائمة على البروم، ومثبطات اللهب القائمة على الكلور، ومثبطات اللهب القائمة على الفوسفور، ومثبطات اللهب غير العضوية.


درجة مثبطات اللهب واختبار رغوة البولي يوريثان المرنة


تشير درجة مثبطات اللهب إلى الخاصية الواضحة التي تمتلكها المادة أو المادة التي تظهر بعد معالجتها، مما يؤخر انتشار اللهب بشكل كبير.



اختبار مثبطات اللهب:


HB: أقل درجة مثبطات للهب في معيار UL94. ويتطلب ذلك بالنسبة للعينات التي يتراوح سمكها من 3 إلى 13 ملم، أن يكون معدل الاحتراق أقل من 40 ملم في الدقيقة؛ بالنسبة للعينات التي يقل سمكها عن 3 ملم، يكون معدل الاحتراق أقل من 70 ملم في الدقيقة؛ أو تنطفئ قبل الوصول إلى علامة 100 ملم.


V-2: بعد إجراء اختباري احتراق على العينة لمدة 10 ثوانٍ، يتم إطفاء اللهب خلال 60 ثانية. قد تسقط المواد القابلة للاشتعال.


V-1: بعد إجراء اختباري احتراق على العينة لمدة 10 ثوانٍ، يتم إطفاء اللهب خلال 60 ثانية. لا ينبغي أن يكون هناك سقوط المواد القابلة للاشتعال.


V-0: بعد اختباري احتراق لمدة 10 ثوانٍ على العينة، يتم إطفاء اللهب خلال 30 ثانية. لا ينبغي أن يكون هناك سقوط المواد القابلة للاشتعال.

يشعر المبتدئون بالقلق من أنه إذا لم يتم ضبط لوحة الترسيب بشكل صحيح، فإن السائل المتدفق من الفوهة قد يتسبب في ارتفاع أمامي أو ارتفاع خلفي، مما يؤثر على عملية الرغوة. في غضون دقيقتين بعد تشغيل الجهاز، تزداد سرعة التفاعل تدريجيًا، مما يتطلب أحيانًا إجراء تعديلات على لوحة التثبيت. تعتبر التعديلات على لوحة الترسيب أكثر أهمية في الصيغ ذات الكثافة المنخفضة والمحتوى العالي من الرطوبة (MC).



يمكن حساب معدل تدفق TDI (ثنائي إيزوسيانات التولوين) ليتوافق مع قيمة المقياس، ولكن يوصى بقياس معدل تدفق TDI فعليًا أثناء الرغوة الأولى. معدل التدفق مهم للغاية؛ إذا لم يكن معدل التدفق دقيقًا، فسيكون كل شيء آخر في حالة من الفوضى. من الأفضل الاعتماد على الطريقة الأبسط والأكثر بديهية لقياس معدل التدفق.



عند خلط المساحيق، يجب ترك مسحوق الحجر المختلط طوال الليل ويجب أن يبدأ الإنتاج في اليوم التالي. بالنسبة للمكونات التي تحتوي على الميلامين ومسحوق الحجر، يوصى أولاً بخلط الميلامين مع البولي إيثر لفترة من الوقت قبل إضافة مسحوق الحجر.



إن تركيبات آلات الرغوة التي تحتوي على حجرة خلط طويلة في رأس الآلة أو تحتوي على عدد أكبر من الأسنان على عمود التحريك عادةً ما تحتوي على نسبة أمين أقل ودرجة حرارة مادة أقل. على العكس من ذلك، فإن تركيبات آلات الرغوة التي تحتوي على غرفة خلط قصيرة في رأس الماكينة أو عدد أقل من الأسنان على عمود التحريك عادةً ما تحتوي على نسبة أمين أكبر ودرجة حرارة أعلى للمادة.



بالنسبة لنفس الصيغة، عند التبديل بين الرؤوس الدوارة ذات الرش المزدوج والرؤوس الدوارة ذات الرش الفردي مع مناطق مقطع عرضي مماثلة للفوهة، تكون متطلبات سمك الشبكة وطبقاتها متشابهة.



لمعايرة تدفق المواد الثانوية، تتمثل إحدى الطرق في قياس التدفق الراجع للمادة الثانوية، والطريقة الأخرى هي معايرتها عن طريق قسمة الكمية الإجمالية المستخدمة على وقت الرغوة. عندما يكون هناك اختلاف كبير بين طريقتي المعايرة، اعتمد على البيانات من طريقة المعايرة الثانية.



تركيبات الرغوة الناعمة عالية الجودة عادة ما تكون ضمن نطاق غير مستقر، مثل انخفاض مؤشر TDI، وانخفاض نسبة الماء إلى MC، وجرعة T-9 منخفضة، وجرعة زيت السيليكون المنخفضة.

تعتبر المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة لتثبيت الرغوة، والمعروفة أيضًا باسم مثبتات الرغوة، مادة مضافة مهمة في إنتاج بلاستيك رغوة البولي يوريثان. عند اختيار المواد الخافضة للتوتر السطحي، ما هي العوامل التي ينبغي النظر فيها؟



يمكن تقسيم المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى نوعين: المواد الخافضة للتوتر السطحي الرغوية الناعمة والمواد الخافضة للتوتر السطحي الرغوية الصلبة. دعونا نفحص كل منهما:



المواد الخافضة للتوتر السطحي الرغوية الناعمة:


خلال مرحلة الرغوة الأولية، يمكن أن تذوب المواد الخافضة للتوتر السطحي الرغوية الناعمة لتشكل البوليوريا، وفي المراحل اللاحقة، يمكن أن تساعد في فتح الخلايا وانفجارها. لذلك، عند اختيار المواد الخافضة للتوتر السطحي الرغوية الناعمة، يجب مراعاة العوامل التالية:



1
نشاط الفاعل بالسطح.


2
العلاقة بين نطاق تشغيل المادة الخافضة للتوتر السطحي ونطاق الجرعة المطلوبة؛


3
تأثير المكونات المختلفة للفاعل بالسطح على نطاق التشغيل.



المواد الخافضة للتوتر السطحي الرغوية الصلبة:


تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي الرغوية الصلبة بدرجة أعلى من الارتباط المتقاطع، مما يجعل الفقاعات أكثر استقرارًا. يتم استخدامها بشكل شائع للمنتجات المقولبة أو الرغوة في التجاويف المقيدة. عند اختيار المواد الخافضة للتوتر السطحي الرغوية الصلبة، يجب مراعاة العوامل التالية:



1
قدرة استحلاب قوية لمكونات المواد الخام.


2
القدرة على التحكم في حجم الخلايا الرغوية بشكل فعال.


3
القدرة على تحسين قابلية تدفق المواد وضمان التوزيع الموحد للكثافة.



لا تلعب المواد الخافضة للتوتر السطحي دورًا في تثبيت الرغوة فحسب، بل تؤثر أيضًا على كثافة الرغوة ومرونتها وقوة الشد وخصائص أخرى. ولذلك، عند اختيار المواد الخافضة للتوتر السطحي، يجب مراعاة عوامل مثل نشاط المواد الخام، وظروف التشغيل، وعملية الرغوة.

التغير الكيميائي هو عملية إنتاج مواد جديدة بعد تفاعل المجموعات الجزيئية لمختلف المواد المتفاعلة مع بعضها البعض. يتم تحديد العديد من خصائص المواد من خلال بنيتها الجزيئية، ويعد فهم التركيبة الجزيئية والمجموعة في متفاعلات البولي يوريثان أمرًا مفيدًا للإنتاج.



المؤشرات الرئيسية لمثبطات اللهب القياسية البريطانية هي بشكل عام ثلاثة أبعاد: فقدان الوزن الحراري (الكتلة المفقودة عندما يتم تسخين الحجم المحدد من الإسفنج عند درجة حرارة محددة لفترة محددة، مع قيم أصغر تشير إلى استقرار حراري أفضل)؛ كثافة الدخان (كمية الدخان المتولدة عندما تحترق الرغوة، مما يشير إلى سهولة مرور الضوء عبر الدخان، مع كون الكميات الأصغر من الدخان أفضل)؛ وسهولة الاحتراق (كلما زادت صعوبة الاشتعال، مع المزيد من التقسيمات الفرعية على أساس وقت الاشتعال ومعدل الاحتراق).



يحتوي TDI (ثنائي إيزوسيانات التولوين) على حلقة بنزين واحدة، ويحتوي MDI (ثنائي إيزوسيانات ثنائي فينيل ميثان) على حلقتين بنزين، ويحتوي MDI الخام على حلقات بنزين متعددة. حلقات البنزين هي مواد مستقرة للغاية، وتتطلب كمية كبيرة من الطاقة (طاقة تفكك الروابط) لكسرها. مع زيادة عدد حلقات البنزين، يزداد الثبات الحراري للرغوة (MDI الخام > MDI > TDI)، مما يجعلها أقل عرضة للتحلل عند تسخينها. مع وجود المزيد من حلقات البنزين، يوجد المزيد من ذرات الكربون في الجزيء، مما يؤدي إلى مزيد من الدخان عند حرقه بشكل غير كامل (MDI الخام > MDI > TDI). مما سبق، يمكن أن نستنتج أنه عندما تؤدي إحدى الصيغ إلى تقليل كمية TDI وزيادة كمية MDI، سيتم تعزيز الاستقرار الحراري للرغوة. ومن المرجح أن يجتاز مؤشر فقدان الوزن الحراري الاختبار القياسي البريطاني، لكن كثافة الدخان، التي ليس من السهل تجاوزها، ستزداد. عند هذه النقطة، فمن المستحسن زيادة كمية الميلامين سيانورات بشكل مناسب لتقليل كثافة الدخان.



كلما زاد الوزن الجزيئي للبولي إيثر، كان الاستقرار الحراري أسوأ، ولكن كانت مقاومة الحريق أفضل. في إنتاج رغاوي مثبطات اللهب عالية الارتداد، تبلغ كمية مثبطات اللهب المضافة ثلثي فقط كمية رغاوي مثبطات اللهب ذات الكثافة العادية، ومع ذلك تظل مثبطات اللهب جيدة جدًا ولا تشتعل. ومع ذلك، فإن الرغوة المقاومة للهب عالية الارتداد تكون أكثر صعوبة في اجتياز الاختبار القياسي البريطاني من الرغوة العادية (يصعب اجتياز فقدان الوزن الحراري).



مثبطات اللهب ليست مستقرة جدًا عند تسخينها. وبما أن الاختبار القياسي البريطاني يؤكد على فقدان الوزن الحراري، فإن كمية مثبطات اللهب في الصيغة هي الحد الأدنى المطلوب لاجتياز اختبار مثبطات اللهب.



عندما ينخفض ​​كل من TDI ومحتوى الماء في التركيبة بينما يزيد محتوى الميثان، تقل احتمالية اشتعال الرغوة. يؤدي انخفاض الخواص الجوهرية بسبب تقليل الأجزاء الصلبة إلى انخفاض الاستقرار الحراري، وبالتالي تقليل القدرة على اجتياز مؤشر فقدان الوزن الحراري.



عندما تنخفض كثافة الرغوة، يزداد محتوى TDI، وتزداد كثافة الدخان والثبات الحراري.



المواد غير العضوية مثل كربونات الكالسيوم وكبريتات الباريوم لا تتحلل عند تسخينها أثناء الاختبارات القياسية البريطانية، لكن إضافتها لا تؤدي إلى تحسين خصائص الرغوة، لذلك لا يتم استخدامها في الصيغة القياسية البريطانية.



B
إلى جانب اختيار المواد الخام، يعد تحقيق التوازن أمرًا بالغ الأهمية أيضًا عند تلبية المعايير البريطانية. على سبيل المثال، كل من TDI ومثبطات اللهب، إذا تم إعطاؤها أكثر من اللازم أو أقل من اللازم، تجعل من الصعب اجتياز الاختبار. الرغوة هي علم متوازن، وتعديل التركيبة يتعلق بالبحث عن التوازن، واختيار المواد الخام يتعلق أيضًا بالبحث عن التوازن.