به طور کلی پلیمرها چه در زمان فرآورش و چه در هنگام استفاده در معرض پدیده زرد شدگی هستند.....
این امر به دلیل ناپایداری ساختار پلیمر است که زمانی که در معرض نور، اکسید شدن، دمای بالا و مانند آنها قرار داده شود، به سادگی تحت تاثیر قرار می گیرد. برای این منظور به پلیمرهای حساس به نور، پایدارکننده های نوری و به پلیمرهای حساس به اکسید شدن، آنتی اکسیدان افزوده می شود. افزودن عوامل مقاوم در مقابل زردشدگی به همین منظور و برای جلوگیری از یک یا چند مورد از موارد ذکر شده است.
عموما رنگ فوم پلی یورتان بلافاصله پس از تولید سفید است، اما با گذشت زمان فوم شروع به تغییر رنگ می کند و زرد رنگ می شود. با وجود اینکه این یک فرآیند طبیعی است، اما بدون شک حس خوبی را به ما منتقل نمی کند. این تغییر رنگ می تواند مشکلاتی را ایجاد کند از جمله اینکه به ما حس کاهش کیفیت محصول را القا کند با وجود اینکه تغییر در کیفیت رخ نداده است.
علت زرد شدگی فوم پلی یورتان چیست؟
دلایل مختلفی برای زرد شدگی پلیمر وجود دارد از جمله:
- حین فرآورش، در دماهای بالا پلیمر دچار به اصطلاح برشتگی یا سوختگی سطحی شود
- زمانی که در معرض هوا باشند، نیتروژن اکسید موجود در هوا می تواند باعث اکسید شدن زنجیره اصلی پلیمر شود
- زمانی که در معرض نور فرابنفش باشند، ساختارهای ایزوسیانات آروماتیک یا پیوندهای غیر اشباع در اثر نور دچار شکست می شوند و مواد زرد رنگی را تولید می کنند و نور فرابنفش یک کاتالیزور برای این فرآیند است
- حضور برخی آنتی اکسیدان ها از جمله بوتیلات هیدروکسی تولوئن در فرمولاسیون، که در اثر واکنش این آنتی اکسیدان های فنولی با نیتروژن دی اکسید ترکیبات کوئینون متید تولید می شوند (این ترکیبات باعث زرد شدن فوم می شوند)
- گروه های آمین موجود در پلی یورتان ها می توانند به سادگی اکسید و زرد شوند
آنتی اکسیدان ها به منظور حفظ رنگ فوم در حین فرآیند کردن فوم بلوکی اضافه می شوند. فرآیند تشکیل فوم به شدت گرما زا است و دمای توده فوم در مرکز آن می تواند حتی به 170 و بیشتر هم برسد و این حرارت برای چندین ساعت در فوم باقی بماند. در این شرایط اکسید شدنی که در اثر حرارت تشدید شده می تواند باعث زرد شدگی فوم در مرکز یا به اصطلاح سوختگی سطحی آن شود. آنتی اکسیدان ها می توانند سوختگی سطحی فوم را کاهش دهند اما اگر دمای توده فوم خیلی بالا رود و برای مدت طولانی در این حالت بماند، دیگر عملا کار چندانی از آنها ساخته نیست و سوختگی مشهود خواهد بود.
آنها می توانند هم اثرات مثبت و هم اثرات منفی داشته باشند. همان طور که گفته شد بوتیلات هیدروکسی تولوئن یک آنتی اکسیدان متداول و ماده ای فرار است و در اثر اکسید شدن مواد شیمیایی زرد رنگی را در فوم پلی یورتان ایجاد می کند، به همین دلیل استفاده از آن متوقف شده است. واکنش اکسید شدن در اثر واکنش با اکسیدهای نیتروژن است که در هوای آلوده وجود دارد.
به طور کلی، آنتی اکسیدان ها یا ساختار آمینی یا ساختار فنولی دارند. آنتی اکسیدان های آمینی معمولا با گذشت زمان دچار تغییر رنگ می شوند پس گزینه مناسبی برای کاربردهای که ظاهر فوم در معرض دید باشد نیستند. در مقابل، آنتی اکسیدان های فنولی در گذر زمان تغییر رنگ نمی دهند اما در جلوگیری از تخریب در اثر اکسید شدن چندان موثر نیستند.
در تولید فوم پلی یورتانی، واکنش بین پلی ال و ایزوسیانات آروماتیکی و عامل فوم زا صورت می گیرد. اگر آب عامل فوم زا باشد آمین تشکیل می شود (در اثر واکنش آب با ایزوسیانات آمین تشکیل می شود)، آمین آروماتیکی حاصل شده مستعد به اکسید شدن است که در اثر این واکنش ترکیبات کوئینون ایجاد می شوند. این ترکیبات زرد رنگ هستند و هر چه این واکنش اکسید شدن ادامه یابد فوم زردتر خواهد شد. به بیان دیگر، ترکیبات کوئینون تنها زمانی که از ایزوسیانات های آروماتیکی استفاده شود تشکیل می شوند. در واقع، زرد شدن فوم پلی یورتان در اثر یک واکنش جانبی و ایجاد شدن کویینون رخ می دهد و این واکنش به اکسیژن و نور فرابنفش وابسته است و موارد زیر در تاخیراندازی این پدیده تا حدی موثر هستند:
- استفاده از افزودنی های عاری از بوتیلات هیدروکسی تولوئن
- استفاده از پایدارکننده های نوری یا جاذب پرتوهای فرابنفش
- استفاده از آنتی اکسیدان ها
لازم به ذکر است که فرآیند پیر شدگی یکی متداول ترین دلایل خراب شدن پلی یورتان ها است. باعث و بانی این خرابی فرآیند اکسید شدن است که می تواند با نور و یا حرارت تشدید شود. از این رو، فوم های پلی یورتانی منعطف با ساختار سلولی باز بیشتر در معرض این رخداد (زرد شدن) هستند.
راه های جلوگیری از زرد شدگی فوم پلی یورتان
بسیاری بر این باورند که غیر ممکن است مانع از تغییر رنگ فوم پلی یورتان شویم از این رو، برای بهبود ظاهر فوم از رنگدانه استفاده می شود تا این رخداد را مخفی کند و روشی آسان برای متمایز ساختن گریدهای مختلف فوم است. این مواد رنگی هم به صورت رنگدانه و هم به صورت خمیر رنگ با وزن مولکولی کم برای افزودن به پلی ال در دسترس هستند. پس افزودن رنگدانه ها به فرمولاسیون تنها برای پنهان کردن تغییر رنگ فوم است و یک راه حل بازدارنده نیست. تنها راه مطمئن برای جلوگیری از تغییر رنگ فوم، اصلاح فرمولاسیون با استفاده از عواملی است که مانع از زرد شدن می شوند و در صورت امکان، تغییر دادن شرایط نگهداری و استفاده از فوم تا کمتر در معرض نور مستقیم خورشید یا هوا قرار گیرد. این افزودنی (عوامل جلوگیری کننده از زرد شدگی) علاوه بر اینکه به طور موثری مشکل زرد شدن فوم را در اثر عواملی چون گازهای اسیدی، تخریب شدن در نور و شرایط دمایی بالا حل می کنند بلکه هنگام مخلوط شدن با مواد، با آنها سازگاری خوبی نیز دارند.
به عنوان جمع بندی مطالب گفته شده می توان گفت که مشکل زرد شدگی و یا تغییر رنگ فوم پلی یورتان به دلایل مختلفی رخ می دهد که می توان آنها را در دو دسته بندی کلی قرار داد: عوامل محیطی (عوامل خارجی) و عواملی که حین فرآورش فوم باعث ایجاد رنگ زرد می شوند (عوامل داخلی). از آنجایی که در هر دو حالت خود پلیمر دستخوش تغییر شده است پس از اتفاق این رخداد رنگ زرد را نمی توان در فوم بر طرف کرد.
با این وجود، تغییر رنگی که در اثر عوامل محیطی ایجاد شده با تغییر رنگ حاصل از تخریب حرارتی متفاوت است و تغییر رنگ ایجاد شده در اثر عوامل محیطی تاثیر چشم گیری بر خواص فیزیکی فوم ندارد. بهترین راه کار برای تولید فوم مطلوب با اضافه کردن افزودنی هایی به فرمولاسیون است. افزودنی های مانع از زرد شدگی به همین منظور اضافه می شوند که نسبتا مقرون به صرفه هستند و تاثیر مشهودی بر افت خواص در فوم حاصل ندارند.
