فوم نرم (منعطف)
فوم پلی یورتان با جهندگی بالا که به آنها فوم‌های پخت سرد نیز گفته می‌شود، ساختاری سلول باز دارند و خواص فیزیکی عالی از جمله جهندگی بالا، دوام مناسب در طولانی مدت و قابلیت تحمل تنش مناسبی را از خود بروز می‌دهند. این محصول قدرت بازگشت‌پذیری بالا پس از اعمال تنش و حتی قابلیت عایق‌سازی امواج صوتی را دارد. همچنین، امکان فرمول‌بندی آن به گونه‌ای که دارای مقاومت نسبت به شعله باشد نیز وجود دارد.
فوم سرد پلی یورتان یکی از انواع فوم پلی یورتانی است که در طی فرآیندی با دمای پایین شکل می گیرد. این شیوه فرآیندی موجب عمر مفید طولانی تر محصول شکل گرفته (مقاومت در مقابل نشست کردن یا به اصطلاح گود رفتن) می شود. به بیان دیگر، از آنجایی که در دمای پایینتری پخت می شود، سلول فوم بسته تر و فشرده تر هستند که باعث می‌شود فوم در طول زمان کمتر مستعد شکسته شدن باشد. این امر، به ویژه برای فوم مبلمان که روزانه در معرض سایش و ساییدگی زیادی قرار می گیرد بسیار مهم است. همچنین، این فوم در برابر باکتری ها، گرد و غبار و سایر مواد حساسیت زا مقاوم است که آن را برای افراد مبتلا به آلرژی یا حساسیت انتخاب خوبی می سازد.
به طور کلی دو روش برای ساخت فوم نرم (منعطف) وجود دارد: فرآیندهای پخت گرم و پخت سرد. با توجه به میزان واکنش پذیری مواد اولیه، فوم سرد پلی یورتان با فوم گرم متفاوت است. در ابتدا باید گفته شود که این اصطلاح «سرد» و «گرم» به فرآیند قالبگیری این مواد برمی گردد. بنابراین، زمانی که واکنش پذیری مواد اولیه کم باشد، لازم است به مواد سازنده فوم حرارت داده شود تا فرآیند ایجاد شدن اتصالات عرضی (پخت و یا سخت شدن) فوم در دماهای بالا اتفاق افتد، به این فوم ها فوم گرم گفته می شود.
در سال های گذشته، فرآیند پخت گرم روش مرسوم برای تولید فوم منعطف صندلی بود، اما بازار این روش با گذر زمان کاهش زیادی یافت. در مناطق آسیا و اقیانوسیه و نیز آمریکای جنوبی برخی هنوز از روش پخت گرم استفاده می کنند، اما امروزه فرآیند پخت سرد به طور گسترده ای در تولید فوم های منعطف استفاده می شود.
فرآیند پخت گرم به منظور تولید مناسب فوم نرم دارای مشخصه های زمان طولانی تر پخت (۱۰ تا ۲۰ دقیقه) و دمای بالاتر قالب (۱۰۰ الی ۱۲۵ درجه سانتی گراد) است. این در حالی است که فرآیند پخت سرد دارای پلی ال های با واکنش پذیری سریعتر بوده که منجر به کاهش دمای قالب گیری (۳۰ تا ۷۵ درجه سانتیگراد) و زمان کوتاه تر پخت (۳ الی ۵ دقیقه) می گردد. به بیان دیگر، فرآیند تولید (فرآورش) فوم های سرد محبوبیت بیشتری دارد زیرا که به صرف انرژی کمتری نسبت به فوم های گرم نیاز دارد.
علاوه بر فرآیند قالبگیری، فوم شدن می تواند به حالت بلوکی صورت گیرد که در این حالت نیز مفهوم پخت سرد و گرم وجود دارد. منظور از فوم سرد پلی یورتان، فوم بلوکی (اسلب استاک) با جهندگی (خاصیت ارتجاعی) بالا است و منظور از فوم گرم، فوم های متداول بسته به فناوری فوم شدن است. فوم های سرد، مبتنی بر دی فنیل متان (MDI) و فوم های گرم بر پایه تولوئن دی ایزوسیانات (TDI) هستند. بنابراین، فوم سرد و گرم، هم در اجزای سازنده و هم در دمای تولید (فرآورش) متفاوت هستند.
بسته به اینکه مواد اولیه سازنده فوم می‌تواند متفاوت باشد، فوم های سرد خواص فیزیکی بارزی دارند که آنها را از فوم های گرم متمایز می سازند. با لمس فوم سرد پلی یورتان حس مشابه با لاتکس را حس می کنید همچنین، خاصیت ارتجاعی بیشتری را نسبت به فوم گرم متداول از خود نشان می دهند به همین دلیل هم به آنها فوم های با جهندگی بالا گفته می شود.
ویژگی متفاوت دیگر در این دو مدل فوم، استحکام فشاری است که در فوم سرد بهتر از فوم گرم می باشد و بنابراین، زمانی که به عنوان فوم مبل استفاده شوند، راحتی بیشتری را در زمان نشستن بر روی آنها فراهم می آورند. عملکرد و کاراریی بهتر در دراز مدت بدون تمایل به افت خواص در فوم سردپلی یورتان اتفاق می افتد که موجب محبوبیت آنها به ویژه در صنعت خودروسازی می شود. بازدارندگی نسبت به شعله در فوم سرد بیشتر از فوم گرم است که این امر بخاطر رفتار ذوب آنها رخ می دهد. علاوه بر آنها، تعادل انرژی بهتر و زمان قالبگیری کوتاه تری در فوم سرد پلی یورتان وجود دارد.
فوم سرد پلی یورتان مزایای متعددی دارند که در ادامه به آنها اشاره شده است.
ترکیب مواد پلیمری در دستگاه هایی با کنترل دقیق بر دما و فشار، به تولید فوم سرد پلی یورتان می انجامد. از پلی ال ها با واکنش پذیری بالا و عوامل پخت با وزن مولکولی پایین استفاده می شود. همچنین، می تواند از ایزوسیانات ها با واکنش پذیری نسبتا بالا برای دستیابی به درصد اتصالات عرضی مناسب استفاده شود. از این رو، واکنش گروه های ایزوسیانات (NCO) با گروه های هیدروکسیل (OH) زودتر از فرآیند منبسط شدن فوم (تولید گاز کربن دی اکسید در اثر واکنش NCO و آب) رخ می دهد. این واکنش سریع پلی یورتان، از طریق افزایش گرانروی (ویسکوزیته)، منجر به پایداری ذاتی نسبتاً بالای فوم در طول فرآیند دمیدن در مقایسه با فوم گرم می شود.
بر این اساس، فوم سرد نیاز به پایدارکننده دارد که به کنترل اندازه سلول، توزیع اندازه سلولی و به تثبیت ساختار فوم کمک کنند، اما در مقابل، فوم گرم پایداری ذاتی کمتر و بنابراین نیاز بیشتری به پایدارسازی دارند، به بیان دیگر، فوم سرد پلی یورتان پایدارکننده کمتر یا به پایدارسازی کمتری نسبت به فوم گرم نیاز دارند.
پلی ال هایی که در فوم سرد بکار می روند، واکنش پذیری بیشتری (حداقل ۷۰% تا ۹۵% گروه های هیدروکسیل اولیه) دارند. این پلی ال ها تا 90% از پروپیلن اکساید تشکیل شده‌اند، اما تقریباً حاوی گروه‌های OH اولیه هستند که از واکنش افزایشی با اکسید اتیلن حاصل می شوند. در پلی ال ها گروه های OH اولیه نسبت به گروه های OH ثانویه با گروه های ایزوسیانات (مورد استفاده برای فوم منعطف گرم) واکنش‌پذیری بیشتری دارند. اعداد OH آن (در وزن‌های مولکولی از ۳۰۰۰ تا ۴۵۰۰ گرم بر مول) معمولاً از ۴۲ تا ۵۶ میلی‌گرم KOH/g است.
برای فوم اسلب استاک و قالبگیری شده، اغلب از ایزوسیانات های مختلفی استفاده می شوند. انواع TDI اصلاح شده در ترکیب با پلی ال های بسیار واکنش پذیر نیز استفاده می شود. از سوی دیگر، فرمول بندی خالص با MDI به ندرت در تهیه فوم اسلب استاک سرد مورد استفاده قرار می گیرند.
چگالی فوم با افزودن مقدار آب کنترل می شود که این مقدار چیزی در حدود ۱.۵ تا ۵ پارت در ازای ۱۰۰ پارت پلی ال است و برای تضمین کیفیت بهتر، مراحل تولید و اندازه گیری ویژگی‌ها و ساختار‌ها به دقت باید چک شوند.
فوم پلی یورتان سرد انعطاف پذیر برای استفاده در طیف گسترده ای از کاربردها شناخته شده اند و در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فوم ها در تولید قطعات متفاوتی از جمله موارد زیر بکار می روند:
به طور کلی، فوم های پلی یورتان سرد شرکت ایمن پلیمر شیمی میزان بازگشت پذیری و قدرت تحمل بار بالایی دارند که موجب می شود در کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر آن، ساختار این فوم ها به گونه ای است که به آنها قابلیت جذب امواج صوتی را می دهد. همچنین، این فوم ها دوام خود برای مدت زمان زیادی حفظ می کنند و در استفاده مکرر به آسانی دچار آسیب نمی شوند.
