فوم‌های پلی‌یورتانی به طور معمول از واکنش شیمیایی بین دو جزء ایزوسیانات و پلی‌ال تهیه می‌شوند که قابلیت کاربرد به عنوان فوم سخت یخچالی پلی‌یورتان را دارند. این اجزاء با فرمولاسیون مشخص، بسته به دانسیته و زمان‌های واکنش مورد انتظار توسط تولیدکنندگان به کار گرفته می‌شوند تا از طریق واکنش‌های شیمیایی فوم موردنظر را به عنوان فوم یخچالی تشکیل دهند. دستگاه‌های مورد استفاده برای تهیه فوم یخچالی شامل سیستم‌های تزریق با فشار بالا (High pressure) و پایین (Low pressure) هستند. ابتدا این تکنولوژی و دستگاه‌های آن توسط کمپانی بایر در شهر لورکوزن آلمان توسعه داده شد. سپس طراحی‌های پیشرفته‌تری توسط بسیاری از شرکت‌های دیگر انجام شد که در نتیجه‌ی آن دستگاه‌هایی کاربردی‌تر طراحی گردید. مبنای تمام این طراحی‌ها بر اساس شیمی پلی‌یورتان پایه‌گذاری شده‌اند. فرآیند به طور معمول روش واکنش قالب‌گیری تزریقی است که برای تهیه فوم پلی‌یورتانی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ هم فوم با پوسته متراکم و جدا نشدنی و هم فوم‌های متخلل دارای سلول‌بندی بسیار ریز را می‌توان با استفاده از این روش در کوتاه‌ترین زمان تولید نمود.
مراحل تزریق فوم یخچالی پلی‌یورتان
برای تشکیل محصول پلی‌یورتان به عنوان فوم سخت یخچالی پلی‌یورتان، انتقال پلی‌ال و پلی‌ایزوسیانات به مخازن دستگاه از طریق تانک‌های خوراک‌دهی انجام می‌گیرد. مواد افزودنی دیگر مانند شبکه‌سازها، مواد مقاوم در برابر شعله، کاتالیست و سورفکتانت‌ها بسته به هدف موردنظر در فرمولاسیون پلی‌ال قبل از ترکیب با ایزوسیانات وارد می‌شوند. در برخی از طراحی‌ها ایستگاه‌های اختلاطی تعبیه شده‌اند که مواد افزودنی را به طور مستقیم به خطوط متصل به پمپ‌های اندازه‌گیری تزریق می‌کنند. اجزاء و مواد با نسبت‌های دقیق از مخازن دستگاه تزریق توسط پمپ‌های اندازه‌گیری به نازل و سپس از نازل اختلاط به داخل قالب انتقال می‌یابند. پس از طی زمان لازم برای انجام کامل واکنش، قطعه پایانی قالب‌گیری شده به عنوان فوم یخچالی تولید می‌گردد.
مطالعه بیشتر : سیستم پلی‌یورتان
کارکرد و فرآوری دستگاه تزریق فوم یخچالی
در دستگاه‌های تزریق با فشار پایین، تزریق هم‌زمان اجزاء به محفظه اختلاط مجهز به همزن توسط دریچه‌های کنترل فراهم می‌گردد. مخلوط‌های باقی مانده در محفظه اختلاط توسط هوای فشرده و فشار جریان آب و یا با استفاده از حلال شست و شوی متیلن کلرید (به ویژه در ایران) تمیز می‌شوند. فرآیند تولید فوم پلی‌یورتان به عنوان فوم‌یخچالی با استفاده از این دستگاه در مورد سیستم‌های با واکنش‌پذیری کم در فشار اتمسفر و در قالب‌های باز انجام می‌گیرد. فرآیند اختلاط ایزوسیانات و پلی‌ال در فضای آزاد انجام می‌شود. به همین دلیل فشار عملیاتی واکنش شیمیایی بین این دو ماده در شرایط فشار اتمسفر انجام می‌شود. دستگاه‌های تزریق فوم پلی‌یورتان فشار پایین کیفیت کاری مناسبی دارند و دقت عملیاتی آن‌ها نیز بالا است.
مزایای دستگاه‌های تزریق فوم سخت یخچالی در پتروفناوری نیک
کارایی بالای اختلاط، عدم نیاز به شستشوی سر تزریق، توانایی تزریق وزن‌های بالا از مزایای دستگاه‌های تزریق با فشار بالا برای تولید فوم پلی‌یورتان به عنوان فوم یخچالی پلی‌یورتان به حساب می‌آیند. این دستگاه‌ها در محدوده تزریق g/sec 300 تا g/sec 2500 قابل عرضه هستند. این دستگاه‌ها مجهز به سیستم کنترل PLC، صفحه کنترل تمام لمسی، سیستم تغییر اتوماتیک دبی مواد، سیستم اتوماتیک بارگیری و… هستند. اساس عملکرد این سیستم‌های چرخشی به این صورت است که پیش از انجام فرآیند اختلاط میان ایزوسیانات و پلی‌ال، آن‌ها را در یک فضای معینی به گردش درمی‌آورند تا فشار کاری آن‌ها به یک میزان مشخص برسد. در ادامه، حرکت از طریق پمپاژ متوقف می‌گردد و کار تزریق دو ماده آغاز می‌شود. پس از تماس بین ایزوسیانات و پلی‌ال، پلی‌یورتان تشکیل می‌شود. در ادامه یک‌بار دیگر پلی‌یورتان قبل از رسیدن به قالب موردنظر، به چرخش درمی‌آید تا فشار کاری آن نیز افزایش پیدا کند. مخلوط حاصل از واکنش باقیمانده در سر اختلاط بعد از پر کردن قالب توسط سیستم هوای فشرده و یا پیستون تمیز کننده، پاکسازی می‌گردد. در دستگاه‌های تزریق با فشار بالای مدرن از جریان با فشار پایین جهت همگن کردن، کنترل دما و خالی کردن تمام خطوط استفاده می‌گردد. این طراحی امکان تثبیت و کنترل دمای مخازن پلی‌ال و ایزوسیانات و نیز سیستم چرخشی (پمپاژ) را در شرایط مطلوب فراهم می‌سازد.
بدین ترتیب، از ته‌نشینی مواد پرکننده و جدایش فازی اجزاء فرمولاسیون که ناشی از نوسانات دمایی و تغییر دانسیته جزء پلی‌ال است، جلوگیری می‌گردد. نوسانات دمایی به خصوص در مورد پلی‌ال‌ها منجر به تغییر دانسیته‌ی آن‌ها خواهد شد. برای جلوگیری از احتمال وقوع این مشکل از تانک‌های خوراک‌دهی با دیواره دوجداره استفاده می‌شود. تکرارپذیری و دقت در توزین اجزاء در نسبت مناسب بسیار مهم بوده و پمپ‌های با دقت بالا بایستی در دستگاه‌هایی که با فشار بالا و فشار پایین کار می‌کنند بکار گرفته شوند. در دستگاه‌های تزریق فشار پایین به طور معمول از پمپ‌های دنده‌ای خارجی استفاده می‌شود. هنگام استفاده از این پمپ‌ها کاهش دانسیته و افزایش فشار برگشتی ناشی از نشتی، بایستی مورد توجه قرار گیرد.
[…] مطالعه بیشتر: نحوه تزریق و کاربرد فوم یخچالی […]