العلاقة بين بنية المسام وخصائص رغوة البولي يوريثان

يؤثر شكل المسام الموجودة في الرغاوي بشكل مباشر على خصائص المنتجات النهائية. تؤدي المستويات المختلفة لمحتوى الخلية المفتوحة إلى اختلاف خصائص الأداء. في الرغاوي الصلبة، يؤدي المحتوى العالي من الخلايا المغلقة إلى منتجات ذات امتصاص أقل للماء، وإغلاق أفضل للهواء، وعزل حراري محسّن. وبالمثل، في منتجات رغوة البولي يوريثان المرنة، تؤثر درجة محتوى الخلايا المفتوحة على مرونتها.

في منتجات رغوة البولي يوريثان المرنة ذات الخلايا المفتوحة بشكل طبيعي، يتم توزيع معظم البوليمرات بشكل جيد داخل دعامات الرغوة، مما يؤدي إلى قوة أفضل. على العكس من ذلك، في منتجات الرغوة ذات الخلايا المفتوحة المطحونة صناعيًا، يتم كسر بعض جدران فقاعات البوليمر والدعامات، مما يؤدي إلى انخفاض القوة. وهذا ما يفسر لماذا تتمتع منتجات الرغوة ذات الخلايا المفتوحة بشكل طبيعي بقوة ومرونة أعلى مقارنة بالمنتجات المسحوقة صناعياً.

كما هو موضح في الشكل 1، ضمن رغاوي PU المرنة من نوع البولي إيثر ذات الخطوة الواحدة، عند استخدام كمية مناسبة من محفز القصدير (T-9)، يظل معدل ارتداد المنتجات مرتفعًا سواء تم سحقها أم لا داخل الفتح الطبيعي -نطاق الخلايا. ومع زيادة كمية محفز القصدير والارتفاع التدريجي لمحتوى الخلية المغلقة، يتناقص بالمقابل معدل الارتداد لمنتجات الخلايا المفتوحة غير المكسرة. يرجع هذا التأثير بشكل أساسي إلى عدم قابلية الضغط العالية لجدران المسام السليمة مقارنة بدعامات الرغوة ذات الخلايا المفتوحة. عندما يكون محتوى الخلية المغلقة عاليًا جدًا أو خلية مغلقة تمامًا تقريبًا، يصبح تأثير الوسادة هو السائد، مما يؤدي إلى زيادة معدل الارتداد مرة أخرى.

الشكل 1: تأثير تركيز المحفز على مرونة رغوة البولي يوريثان الناعمة ذات الخطوة الواحدة من نوع البولي إيثر

هيكل الخلية المفتوحة: ● - 23.6 خلية/سم، غير مسحوقة؛ ○ - 23.6 خلية/سم3 مسحوقة

بشكل عام، التكسير الاصطناعي يقلل من معدل ارتداد المنتجات. قبل التكسير، تتمتع المنتجات بمعدل ارتداد أعلى بسبب تأثير الغاز المخفف في الخلايا المغلقة. بعد التكسير، يؤدي كسر جدران الفقاعات إلى فقدان تأثير الوسادة، وعلى عكس الرغاوي ذات الخلايا المفتوحة بشكل طبيعي، لا تتركز جزيئات البوليمر بشكل طبيعي في دعامات الرغوة، وبالتالي تفشل في الحفاظ على القوة والمرونة العالية. ولذلك، فإن مرونة منتجات الرغوة المرنة المكسرة صناعيًا تكون عمومًا أقل من مرونة المنتجات ذات الخلايا المفتوحة بشكل طبيعي.

وبالمثل، فإن قوة الشد والاستطالة لمنتجات الرغوة المرنة ذات الخلايا المفتوحة بشكل طبيعي أعلى من تلك الموجودة في المنتجات المسحوقة صناعيًا. تظهر منتجات الرغوة ذات الخلايا الدقيقة قوة شد أعلى مقارنة بمنتجات الرغوة ذات الخلايا الكبيرة، كما هو موضح في الشكلين 2 و3.

الشكل 2: تأثير تركيز المحفز على قوة الشد لمنتجات الرغوة ذات الخلايا الصغيرة والكبيرة في رغاوي PU المرنة من نوع البولي إيثر ذات الخطوة الواحدة  

● - 11.8 خلية/سم3، غير مطحونة؛ ○ - 11.8 خلية/سم3 مسحوقة

الشكل 3: تأثير تركيز المحفز على استطالة رغاوي PU المرنة من نوع البولي إيثر ذات الخطوة الواحدة

23.6 خلية/سم

ويبين الشكل 4 أيضًا أن قيمة حمل الضغط لمنتجات الرغوة ذات الخلايا المفتوحة بشكل طبيعي أعلى من قيمة المنتجات المسحوقة صناعيًا. في تركيبات تركيز المحفز المتوسطة إلى العالية، تحدث هذه الظواهر لأن معظم البوليمر يمكن توزيعه بالتساوي في دعامات الرغوة ذات الخلايا المفتوحة بشكل طبيعي، وبالتالي تحسين الأداء. على العكس من ذلك، عند تركيزات المحفز المنخفضة جدًا، تكون بعض الدعامات الرغوية أرق وبعضها مكسور، مما يؤدي إلى انخفاض قوة المنتج.

الشكل 4: تأثير تركيز المحفز على قيمة حمل الضغط (الحمل عند تشوه بنسبة 25%) لرغاوي PU المرنة من نوع البولي إيثر ذات الخطوة الواحدة  

23.6 خلية/سم

هناك تفسير آخر لانخفاض قوة الشد والاستطالة في منتجات الرغوة ذات الخلايا الكبيرة مقارنة بمنتجات الرغوة ذات الخلايا الدقيقة وهو أن الشقوق بين الخلايا الدقيقة أصغر من تلك الموجودة بين الخلايا الكبيرة.