ما الذي يجب مراعاته عند تصميم تركيبات الرغوة المرنة من مادة البولي يوريثين؟

أداء رغوة البولي يوريثين المرنة—مثل صلابته، ومرونة ارتداده، وكثافته—يعتمد بشكل كبير على التركيبات المصممة علميًا. يعد اختيار المواد بدقة والتحكم في العملية أمرًا ضروريًا لإنتاج رغوة عالية الجودة.

س1: كيف تؤثر البوليولات على أداء الرغوة؟
البوليولات هي المكون الرئيسي لرغوة البولي يوريثين المرنة. يؤثر نوعها ووزنها الجزيئي ووظيفتها بشكل مباشر على صلابتها ومرونتها وبنية الخلية.

  بولي إيثر مقابل. بوليولات البوليستر : توفر بوليولات البولي إيثر تفاعلية عالية ومرونة أفضل، في حين توفر بوليولات البوليستر—على الرغم من أنها أقل مقاومة للتحلل المائي—توفير قوة ميكانيكية فائقة للتطبيقات ذات الأحمال العالية.

  الوظيفة وقيمة الهيدروكسيل : تستخدم معظم الرغوات الناعمة بوليولات ذات وظيفة 2–3. تؤدي قيم الهيدروكسيل الأعلى عادةً إلى زيادة صلابة الرغوة. تُستخدم البوليولات ذات الوظيفة ≥3 بشكل عام في تركيبات الرغوة الصلبة.

س2: ما هو الدور الذي تلعبه الايزوسيانات في تركيب الرغوة؟
تعمل الإيزوسيانات على تحريك تفاعل البولي يوريثان وبنيته. يؤثر نوعها ومؤشر NCO بشكل حاسم على الخصائص النهائية للرغوة.

 أنظمة TDI : يتراوح مؤشر NCO النموذجي من 105 إلى 115. تؤدي القيم الأعلى إلى زيادة الصلابة ولكنها قد تؤثر سلبًا على قوة الارتداد والشد.

 أنظمة MDI : تجعلها قدرتها التفاعلية العالية مناسبة للرغوة ذات المرونة العالية أو الرغوة ذات الارتداد البطيء، والتي يتم تحقيقها غالبًا من خلال تعديلات الحشو.

س3: كيف يؤثر الماء على كثافة الرغوة وصلابتها؟
يعمل الماء كعامل نفخ وموسع للسلسلة، مما يؤثر بشكل كبير على بنية الرغوة.

  الجرعة : عموما 1%–5% من وزن البوليول.

كثرة الماء تقلل الكثافة ولكنها تضعف القوة.

قلة المياه تزيد من الصلابة والكثافة.

  نصيحة : ولمنع الاحتراق عند استخدام نسبة عالية من الماء، فكر في إضافة مادة نفخ فيزيائية مثل السيكلوبنتان.

س4: ما هي الإضافات الأساسية في تركيب الرغوة؟

• المحفزات – التحكم في معدلات التفاعل :
تعمل المحفزات على مزامنة تفاعلات الرغوة (الماء + إيزوسيانات) والتكوين الهلامي (بوليول + إيزوسيانات). تُستخدم عادةً محفزات الأمين مثل TEDA والمحفزات القائمة على القصدير مثل DBTDL في المخاليط. قد يؤدي وجود كمية زائدة من القصدير إلى زيادة محتوى الخلايا المغلقة. تعمل المحفزات ذات التأثير المتأخر (على سبيل المثال، PC-5) على إطالة وقت الكريمة، مما يسمح بخلط المواد الخام بشكل أفضل.

• المواد الخافضة للتوتر السطحي – بنية خلية الرغوة المستقرة :
تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي على منع انهيار الخلايا وتنظيم حجم الخلايا وتوحيدها.
حجم الخلية النموذجي: 0.5–1.5 ملم للرغوة القياسية؛ 0.3–0.8 ملم لرغوة عالية المرونة. اختر المواد الخافضة للتوتر السطحي المصنوعة من السيليكون أو غير المصنوعة من السيليكون حسب النظام.

• الإضافات الوظيفية – تحسين الأداء :

  عوامل الخلايا المفتوحة  زيادة القدرة على التنفس وامتصاص الصوت.

إضافات أخرى  مثل مثبتات الحرارة القائمة على الماليميد، ومثبطات اللهب (على سبيل المثال، إسترات الفوسفات أو هيدروكسيد الألومنيوم)، ومضادات الأكسدة، تعمل على زيادة المتانة والسلامة.

حشوات النانو  (على سبيل المثال، SiO₂) تحسين بنية خلايا الرغوة والأداء العام.

س5: ما هي معلمات الإنتاج التي يجب التحكم فيها؟

• التحكم في درجة حرارة الخلط:

درجة الحرارة الأولية : 20°C–25°ج لأنظمة TDI؛ 25°C–30°C لأنظمة MDI.

درجة حرارة العملية : يحافظ على 35°C–50°ج- أثناء الخلط باستخدام سترات التبريد.
درجات الحرارة فوق 160°قد يسبب C حرقًا، بينما قد يؤدي الاستخدام المنخفض جدًا إلى انهيار الرغوة.

• سرعة الخلط والوقت:

يستخدم 2000–5000 دورة في الدقيقة لـ 5–10 ثواني.

قد تتطلب الأنظمة ذات اللزوجة العالية 8–12 ثانية. تجنب الإفراط في الخلط (>(15 ثانية) لمنع اندماج الفقاعات. يؤثر تصميم شفرة الخلط (على سبيل المثال، الحلزونية) أيضًا على الكفاءة.

• جودة المواد الخام والتخزين:

التحقق من محتوى NCO الإيزوسيانات (التباين <±0.5٪) ورطوبة البوليول (<0.05%).

قم بتخزين المواد في مكان جاف وبارد (15°C–25°C للأيزوسيانات، تحت حماية النيتروجين لمنع التبلور أو البلمرة الذاتية.

س6: كيف يمكن موازنة أداء الرغوة في التركيبة؟
إن التنازلات بين الخصائص أمر شائع. على سبيل المثال، قد يؤدي زيادة الصلابة إلى تقليل الارتداد. تتراوح معدلات الارتداد القياسية من 50٪–70%؛ يجب أن تتجاوز الرغوة عالية المرونة 60%.

س7: ما هي الاتجاهات المستقبلية في تصميم تركيبة الرغوة؟
تؤثر المخاوف البيئية على تصميم التركيبة. وتتضمن الاتجاهات استخدام عوامل النفخ الخالية من مركبات الكلوروفلوروكربون مثل HFC-245fa والبوليولات القائمة على المواد الحيوية لتلبية اللوائح الأكثر صرامة وتعزيز الاستدامة.

س8: كيف يمكنني تطوير تركيبة رغوة مرنة من مادة البولي يوريثين موثوقة؟
من خلال الجمع بين اختيار المواد الخام العلمية والاستخدام المناسب للمواد المضافة والتحكم الدقيق في العملية، يمكنك إنشاء تركيبات تلبي معايير الأداء المستهدفة وتضمن اتساق المنتج.