پلاستیک فومی

دسته: مقالات منتشر شده در 28 ارديبهشت 1399
نوشته شده توسط Admin بازدید: 1495

انواع پلاستیکهای فومی کدامند؟ (پلیمر های سلولی به همراه پلاستیک های گسترش یافته)

پلیمرهای فومی که با نام پلیمرهای سلولزی و یا پلاستیک های گسترش یافته نیز شناخته می شوند می توانند تقریبا از هر نوع پلیمری ساخته شوند. انتخاب نوع پلیمر معمولاً بر نیازمندی‌های کار کردی ماده، وضعیت اقتصادی و همچنین توان عملیاتی آن وابسته می‌باشد. اکثر فیبرهای پلیمری بر پایه پلی اورتان و پلی استایرن، پلی وینیل کلراید و پلی اتیلن و انواعی از الاستومرها همانند اکریلو نیتریل بوتادین استایرن، لاستیک طبیعی و سیلیکون ساخته می شوند. نوع پلیمر انتخاب شده می تواند نشان دهد که فوم نهایی حالت سخت، مستحکم و یا نرم و انعطاف پذیر خواهد داشت و به طور کلی الاستومرها انواع فوم های انعطاف پذیر را به وجود می‌آورند و این در حالی است که پلیمرهای شیشه‌ای و سخت باعث ایجاد انواع فوم های سخت خواهند شد. علاوه بر آن ویژگی های یک فوم توسط عواملی مانند ساختار سلولی و چگالی تغییر خواهد کرد و به طور کلی فوم به سه دسته کاملا متراکم و نیمه متراکم و غیر متراکم تقسیم می شوند. فیبر هایی که بسیار متراکم می باشند مقدار چگالی آنها بین نیم تا یک گرم بر سانتی متر مکعب است و فوم هایی با چگالی متوسط مقداری بین یک دهم گرم بر سانتی متر مکعب و نیم گرم بر سانتی متر مکعب دارند و انواعی که تراکم بسیار پایینی دارد نیز چگالی آنها کمتر از یک دهم گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. معمولاً از فوم هایی که از چگالی یا تراکم بسیار پایینی برخوردارند به منظور عایق سازی استفاده می شود و این در حالی است که فیبر هایی با چگالی متوسط برای بسته بندی و صنعت ساخت و ساز به کار برده می شوند. فیبرهای کاملاً متراکم از استحکام و ضریب بسیار بالایی برخوردارند و می توان آنها را در مواردی که به رسانایی پایین الکتریکی و گرمایی، نسبت پایین جرم به حجم، فشردگی پایین و همچنین انعطاف پذیری بالا مورد نیاز است به جای پلاستیک استفاده کرد. ساختمان سلولی نیز از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار می باشد که می‌توان از آن جمله فیبر هایی با سلول‌های باز و یا با سلول‌های بسته را نام برد .در انواعی که دارای سلول های بسته می باشند اکثریت سلول‌ها توسط مسیرهای ارتباطی به یکدیگر متصل نشده و هیچ ساختاری را با سایر سلولها تقسیم نمی کنند ولی این نوع فوم دارای محتوای پلاستیکی بالایی می باشد و همچنین میزان نفوذ پذیری گاز و بخار در آن پایین است و علاوه بر آن نسبت به فیبر هایی با سلول های باز مستحکم تر و قوی تر می باشند. از طرف دیگر فیبر هایی که دارای سلولهای باز هستند از سلول‌های کاملا متصل به یکدیگر تشکیل شدند که ویژگی های ساختاری خود را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند و همچنین نرم تر و انعطاف پذیرتر از نوع قبلی بوده و امکان نفوذ پذیری گاز و بخار در داخل سلول های آنها نیز وجود دارد و زمانی که در داخل مایعات قرار بگیرد آن را به راحتی جذب می کنند. هر دو نوع فوم های یاد شده از عایق پذیری صدایی و گرمای بهتری نسبت به پلاستیک های بدون روزنه برخوردارند.

 

فوم های پلی اورتانی

فوم های پلی اورتانی بزرگترین دسته فوم های پلیمری را تشکیل می‌دهند و تقریباً بیش از ۵۰ درصد از سهم فوم های پلاستیکی در جهان از این نوع می باشد. این مواد از مصارف بسیار متعددی برخوردارند و همچنین خواص ویژه ای دارد. آنها می‌توانند در دسته پلاستیک‌های ترمو ستینگ و یا ترمو پلاستیک قرار گیرند و یا سخت و انعطاف پذیر باشند. این مواد از واکنش یک دی ایزوسیانات ارگانیک به همراه یک پلیول به وجود می‌آیند که در نهایت به ایجاد اتصالات اورتانی در ساختار اصلی می‌انجامد. ترکیب پلیول معمولاً نوعی پلی استر و یا پلی اتر می باشد ولی می توان از هر کدام از اعضای گروه های هیدروکسیل نیز استفاده نمود. ترکیب یاد شده بخش انعطاف‌پذیر پلیمرهای اورتانی را تشکیل می‌دهد و مشخص می‌کند که فوم نهایی حالتی انعطاف‌پذیر و یا سخت خواهد داشت. به منظور تولید اورتان های فومی از میزان کمی از آب به همراه مقدار زیادی از ایزوسیانات ها در ترکیب با پلیول استفاده می شود. آب با بخشی از گروه‌های ایزوسیانات واکنش می دهد تا آمین ها و گازهای کربن دی اکسید را تولید کند که در نهایت ساختار سلولی فوم را به وجود می آورند. هر چقدر پلیمر سخت تر می شود حباب های کربن دی اکسید در داخل اورتان بیشتر گیر می‌افتند و این حباب ها باعث می شوند تا بافت سلولی پلی اورتان شکل گیرد. به طور کلی در طی مراحل اولیه فرایند بسپارشی، ترکیبات به صورت کامل با یکدیگر مخلوط می‌شوند تا حباب های کوچکی را به وجود آورند و با توجه به شرایط فرایند و میزان آب اضافه شده چگالی این مواد می‌تواند از مقدار ۱۵ هزار م گرم بر میلی متر و یا کمتر تا مقدار ۹۵ صدم گرم بر میلی متر متفاوت باشد. حتی می توان پلی اورتان ها را با استفاده از مایعات بی اثر همانند فلورو کربن ها تولید کرد که با بخش های دارای پلیول ترکیب می شوند. در طی فرایند بسپارشی میزان گرمای آزاد شده باعث می شود تا مایع حالتی فرار پیدا کند و به عنوان یک عامل حباب زا عمل کند. پلی اورتان ها را می‌توان به انواع متفاوتی از مواد همانند فوم های نرم و انعطاف پذیر و همچنین فوم های سخت و بسیار مستحکم تبدیل کرد. انواع انعطاف پذیری که در این دسته قرار می گیرد معمولاً چگالی پایینی دارند و فوم هایی که نیمه مستحکم می باشند از چگالی متوسطی برخوردارند. فوم های پلی اورتانی همانطور که پیش از این نیز گفته شد از مصارف بسیار متعددی برخوردارند که این ناشی از ویژگی های شیمیایی گوناگون و قیمت پایین آن ها می باشد. مصارف اصلی های اورتانهای دارای سلولهای باز عبارتند از ایجاد پوشش برای پشت فرش ها و سایر موارد. انواع سخت نیز معمولاً برای تولید بسیاری از بخش های سبک وزن همانند سپر خودرو، داشبورد و وسایل خانگی به کار برده می شوند. انتظار می رود که میزان تقاضا برای اورتان های فومی همچنان افزایش پیدا کند و این موضوع نیز ناشی از تقاضای صعودی برای پلاستیک های فومی میباشد.

 

فوم های پلی استایرنی گسترش یافته

فوم های پلی استایرنی که با نام استایروفوم نیز شناخته می شوند به عنوان دومین فوم های پلاستیکی مهم و شناخته شده در جهان مورد استفاده قرار می گیرند و حدود ۲۸ درصد از مصرف جهانی پلاستیک را به خود اختصاص می‌دهند. استایرن های فومی معمولاً از پلی استایرن های گسترش یافته ساخته می شوند که به شکل قرص ها و یا ذراتی در عامل های بادی هیدروکربنی آلیفاتیک با نقطه جوش پایین‌تر تولید شده اند همانند پنتان و یا هگزان. ذرات این ماده از ساختار سلولی بسته برخوردارند و رسانای گرمایی آنها پایین بوده و همچنین رطوبت را به میزان کمی جذب می‌کنند که می‌تواند به مدت چندین ماه در دمای اتاق در فضای بسته همچنان حفظ شود. محصولات استایرنی فومی معمولاً توسط یک فرآیند دو مرحله ای ساخته می شوند که در مرحله اول ذرات از پیش گسترش پیدا می‌کنند و در معرض حرارت قرار می گیرند و سپس در محل‌های ویژه ذخیره به مدت چندین ساعت نگهداری می شود تا امکان ایجاد تعادل در آنها به وجود آید. در مرحله دوم این ذرات در داخل یک قالب ریخته می شوند و گسترش بیشتری پیدا می کنند تا به ابعاد مورد نظر دست پیدا کنند و این در حالی است که دما همچنان بیش از دمای انتقال شیشه ای می‌شود و در نهایت به شکل نهایی تبدیل خواهد شد. فوم های پلی استایرنی به طور معمول به عنوان عایق های گرمایی در حوزه ساخت و ساز و بسته‌بندی به کار برده می شوند و محصولات دیگری نیز از آن ساخته می شوند مانند بردهای عایق، فنجان های نوشیدنی، کارتون های تخم مرغ و بسیاری از بسته بندی های مواد غذایی. یکی از بزرگترین معایب و محدودیت های فوم های پلی استایرنی در این موضوع خلاصه می‌شود که دمای کارکردی بیشینه آنها بسیار پایین بوده و حدود ۸۰ درجه سانتیگراد و یا ۱۷۵ درجه فارنهایت باشد.

 

فوم های وینیل پلاستیسول و یا پلی وینیل کلراید

فوم های وینیل نیز سومین دسته از فوم های پلیمری را تشکیل می دهند که حدود ۶ درصد از مصرف جهانی فوم های پلاستیکی را به خود اختصاص می‌دهند و می‌توانند با توجه به نوع و میزان نرم کننده های کاربردی حالت انعطاف پذیر و یا سخت داشته باشند. از این مواد بیشتر در محصولاتی استفاده می‌شود که به اشتعال پذیری پایین و هزینه کم نیاز دارند. توسعه گازی نیز معمولا در حوزه دمایی بسیار محدودی صورت می گیرد که این موضوع با توجه به نوع عامل بادی می تواند متغیر باشد. در اغلب موارد از واکنشگرهای ارگانیک فلزی استفاده می شود تا دمای تجزیه کاهش پیدا کند و همچنین میزان گسترش گازی بیشتر شود. در مرحله اول عامل بادی پودری در یک نرم کننده پخش می شود و پس از آن به پلی وینیل کلراید اضافه می‌شود و ترکیب پلاستی سول در نهایت در داخل یک قالب حرارت دیده و یا روزن رانی شده قرار داده می شود. حرارت اعمال شده باعث می‌شود تا نرم کننده در رزین های پلی وینیل کلراید حل شود که خود به صورت ویژه‌ای میزان چسبندگی پلاستی سول را افزایش می‌دهد و به منظور پیشگیری از نابودی سلول هایی که از مواد گازی در دمای پایین‌تر پر شده اند و یا شکل گیری سوراخ های بزرگ و یا ترک در دمای بسیار بالا، معمولاً دمای تجزیه عامل های بادی باید بسیار نزدیک به دمای ژلاتین سازی پلاستی سول باشد.

از مصارف فوم های وینیلی دارای سلولهای باز می توان به تولید مبلمان خانگی، عایق سازی لباس ها، ایجاد پوشش های زیرین فرش ها و همچنین پوشش دیوار اشاره کرد. فوم های مستحکم دارای سلول‌های بسته نیز معمولاً برای تولید ترکیباتی استفاده می‌شوند که در آنها فوم های کم چگالی پلی وینیل کلراید به عنوان بخشی از یک ساختار چند لایه به کار برده می شوند.