در این برگه قصد داریم به معرفی فوم بپردازیم و تاریخچه و انواع آن را بررسی کنیم. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
1- مقدمه
2- فوم چیست؟ مشخصات و مواد مورد استفاده در ساخت آن
3- تاریخچه فوم
4- انواع فوم
5- کاربردهای فوم
1- مقدمه
مهم نیست که در چه حرفه ای فعالیت می‌کنید، به احتمال زیاد، با فوم برخورد کرده‌اید و با آن کار کرده‌اید. اسباب بازی‌های کودکان، محصولات حمام، لوازم ورزشی و تجهیزات پزشکی همگی به انواع مختلف فوم بستگی دارند تا صنعت خود را حفظ کنند.
از آنجایی که همه محصولات از فوم یکسان استفاده نمی‌کنند، فوم‌های تخصصی برای صنایع مختلف تکامل یافته‌اند. چندین نوع فوم وجود دارد که کاربردهای متنوع وابسته به مواد همه کاره میتوانند از آن بهره‌مند شوند.
فوم چه عملکردی دارد؟ بسته به کاربرد، فوم می‌تواند به روش‌های مختلف به عملکرد محصول کمک کند. به عنوان مثال، انواع خاصی برای عایق‌بندی مناسب هستند، در حالی که برخی دیگر برای ایجاد اسفنج‌های جاذب استفاده می‌شوند.
2- فوم چیست؟ مشخصات و مواد مورد استفاده در ساخت آن
فوم ها موادی هستند که از به دام انداختن بسته‌های گاز در مایع یا جامد تشکیل می‌شوند.
فوم‌های جامد میتوانند سلول بسته یا سلول باز باشند. در فوم سلول بسته، گاز محفظه های مجزایی را تشکیل می‌دهد که هر کدام کاملاً توسط مواد جامد احاطه شده‌اند. در فوم سلول باز، محفظه‌های گاز به یکدیگر متصل می‌شوند. اسفنج حمام نمونه‌ای از فوم سلول باز است؛ بدین ترتیب که آب به راحتی در کل ساختار جریان می‌یابد و هوا را جابجا می‌کند. تشک خواب نمونه ای از فوم سلول بسته است؛ در این نوع محفظه‌های گاز به یکدیگر مهر و موم شده‌اند بنابراین تشک نمی‌تواند آب را جذب کند.
فوم‌ها نمونه‌هایی از محیط‌های پراکنده هستند. به طور کلی، آن ها متشکل از گاز هستند، بنابراین به حباب‌های گاز با اندازه‌های مختلف تقسیم می‌شوند (به عنوان مثال، ماده چند پراکنده است) که توسط مناطق مایع جدا می‌شوند و ممکن است لایه‌هایی را تشکیل دهند، زمانی که فاز مایع خارج میشود، نازک‌تر و نازک‌تر میشود. هنگامی که مقیاس اصلی کوچک است، یعنی برای یک فوم بسیار ریز، این محیط پراکنده را می‌توان یک نوع کلوئید در نظر گرفت.
مشخصات فوم عبارتند از:
دما : محدوده دمایی که مواد میتوانند در معرض آن قرار گیرند
استحکام دی الکتریک : حداکثر ولتاژی که یک ماده می تواند تحمل کند
استحکام کششی : حداکثر تنش مورد نیاز برای شکستن مواد
استحکام پارگی : مقاومت مواد در برابر اثرات پارگی
چگالی ظاهری : جرم در واحد سطح ماده
ضریب کاهش نویز : درجه بندی بر اساس توانایی مواد در جذب نویز
در حالی که بسیاری از ترکیب‌های شیمیایی را می‌توان برای ایجاد محصولات فوم استفاده کرد، رایج ترین مواد مورد استفاده برای ساخت عایق فوم عبارتند از:
– پلاستیک ها یا پلیمرهایی مانند پلی اورتان، پلی ایزوسیانات ها، پلی استایرن (انباشته شده، منبسط شده، قالب گیری منبسط شده و اکسترود شده انواع منبسط شده)، کوپلیمر اتیلن اکسترود شده، فلورو پلیمر، لاتکس بر پایه آب، پلی استر، پلی اتر، پلی اتریمید، پلی یون پرولنولیک، پلی یون پرولنولیک
– فلز یا آلیاژهای فلزی
– سرامیک
– مواد گیاهی
– الاستومرها یا لاستیک ها
– پلاستیک‌های پیشرفته مانند ترموپلاستیک و ترموست
3- تاریخچه فوم
در گذشته فوم از لاتکس طبیعی گرفته‌شده از شیره درختان رابر ساخته می‌شد. تاریخ استفاده از آن به مایاها و آزتک ها و به 500 سال قبل از میلاد برمی‌گردد. در دهه 1900، تولید فوم مصنوعی آغاز شد. بدین ترتیب که، در سال 1929، شیمیدانان محقق Dunlop Rubber E. A. Murphy و Eric Owen لاستیک فوم را با استفاده از لاتکس زده‌شده تولید کردند.
در سال 1937، برای اولین بار از مواد مبتنی بر ایزوسیانات برای تشکیل لاستیک‌های فوم استفاده شد. Otto Bayer، موفق شد یک کاربرد تجاری برای لاستیک فوم پیدا کند و کار بر روی پلیمرهای اورتان مبتنی بر پلی استر برای رقابت با نایلون را آغاز کرد. آغاز جنگ جهانی دوم و در نتیجه کمبود مواد ضروری باعث توسعه مواد یورتان برای الیاف، پوشش‌ها و فوم‌ها شد.
پس از جنگ جهانی دوم، تحقیقات گسترده‌ای در ایالات متحده، آلمان و بریتانیا آغاز شد و فناوری فوم آلمان به طور معمول شناخته‌شد. در ابتدا، این تحقیق بر اساس دی ایزوسیانات‌ها و پلی استرهای پلی ال بود. با این حال، دشواری در پردازش، همراه با هزینه‌های نسبتاً بالا، و خواص فیزیکی ضعیف خاص فوم، باعث شد که صنعت پلی‌اورتان به دنبال ترکیبات هیدروکسی جایگزین شود.
در دهه 1950، چارلز سی پرایس لاستیک پلی اورتان پلی اتر را کشف و به ثبت رساند. در حال حاضر، فوم‌های مبتنی بر پلی اورتان بیش از 90 درصد کل بازار پلی یورتان‌ها را تشکیل می‌دهند. فوم پلی اتیلن یکی دیگر از انواع محبوب است که چگالی بالاتری دارد.
در سال 1957 طیف وسیعی از پلی اترهای پلی اتر کشف شد. آنها مزیت هزینه داشتند، اما فوم‌های ساخته‌شده دارای خواص فیزیکی بهتری نسبت به فوم‌های مبتنی بر نوع پلی استر پلی ال‌ها بودند. همراه با ورود فرآیند one-shot و معرفی سورفکتانت های سیلیکونی، این پیشرفت باعث رشد فوق العاده‌ای در صنعت پلی اورتان شد.
4- انواع فوم
فوم‌ها درجات مختلفی از مقاومت در برابر آتش، مقاومت شیمیایی، عایق الکتریکی یا رسانای الکتریسیته دارند. آن ها دارای یک لایه پوستی انتگرال سخت تر و با چگالی بالاتر در برابر هسته با چگالی پایین تر هستند، در مقابل فروپاشی در برابر فشار هیدرواستاتیک مقاوم می باشند و در برابر آب و هوا و اشعه ماوراء بنفش مقاوم هستند.
بسیاری از محصولات فوم به شکل پانل های نسبتاً سفت و سخت و از پیش برش خورده برای نصب آسان در فضاهای بزرگتر تولید می‌شوند. عایق فوم قالب‌گیری شده به کاربران اجازه می‌دهد یک شکل سفارشی ایجاد کنند که می‌تواند برای عایق‌سازی اجزا یا فضاهایی با شکل منحصربه‌فرد استفاده شود.
در ادامه به معرفی انواع فوم می‌پردازیم.
فوم پلی اورتان
بیشتر فوم‌ها از پلی اورتان که نوعی پلیمر است ساخته می‌شوند. پلی یورتان می‌تواند جامد باشد یا ساختار سلول باز داشته باشد که به آن فوم می‌گویند. تولیدکنندگان آن را با واکنش پلی‌ال‌ها و دی ایزوسیانات‌ها، که هر دو محصولات نفت خام هستند، ایجاد می‌کنند. بسته به کاربرد فوم، یک سری مواد افزودنی برای تولید محصولات فوم پلی اورتان با کیفیت بالا ضروری است.
فوم پلی اتر
این نوع فوم یک فوم سلول باز همه منظوره است، به این معنی که سبک و جاذب است. کاربردهای آن مناطقی مانند اسفنج، بالشتک، بسته بندی محافظ و غلتک های رنگ است. فوم پلی اتر مخصوصا برای لوازم آرایشی و اسباب بازی مفید است.
فوم پلی استر
فوم پلی استر انتخاب خوبی برای بسته بندی نمایشگر است و در درجه‌های ضد حریق عرضه میشود. مانند فوم پلی اتر، سلول باز، نسبتا سبک و در چندین چگالی موجود است. همچنین می‌توان از آن برای اهداف صوتی (مانند مسدود کردن صدا)، واشر و بالشتک استفاده کرد.
اتافوم
این فوم پلی اتیلن سلول بسته دارای چگالی بالاتر از فوم‌های پلی استر و پلی اتر است، معمولاً وزن آن برابر با 2.2 پوند بر فوت مکعب است و خواص جذب فوق العاده‌ای دارد. این نوع فوم برای بسته‌بندی تجهیزات الکترونیکی، کاربردهای شناورسازی و جابجایی مواد استفاده‌می‌شود. اتافوم اغلب اکسترود یا لمینت میشود.
Volara
Volara یک ماده اکسترود شده‌است که می‌تواند از طریق ترموفرمینگ شکل بگیرد. سطح صاف آن را می‌توان لمینیت کرد یا با نوارهای چسب ترکیب کرد . اغلب در واشرها، نوارها، محصولات پزشکی، عایق‌ها و لایه‌های محافظ استفاده میشود. این مدل معمولا به صورت رول عرضه میشود و چگالی آن می‌تواند بین 2 تا 12 پوند در هر فوت مکعب باشد.
اسفنج رابر سلول بسته
این مدل ترکیبی از نئوپرن و وینیل است که در چهار چگالی مختلف وجود دارد و برای استفاده در فضای باز مانند پریزهای برق بیرونی، عایق حرارتی و لایه‌های صنعتی مناسب است. در این نوع، مواد به صورت ورقه و رول عرضه می‌شوند.
فوم پلی اتیلن نیز یک فوم سلول بسته است. فوم پلی اتیلن ویژگی‌هایی نظیر دوام، سبک وزنی و سلول بسته را ارائه می‌دهد. این نوع فوم دارای خواص ارتعاشی و عایق بودن است و مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی و رطوبت دارد و اغلب برای بسته‌بندی استفاده میشود.
اسفنج رابر سلول باز
ساختار سلول باز از تشکیل تعداد زیادی حباب هوا که در یک ماتریس پلی یورتان نگهداری می‌شوند، مشخص میشود. همانند بسیاری از عایق‌ها مانند فایبرگلاس، این، هوای به دام افتاده است که انتقال حرارت از طریق فوم‌ها را کاهش می‌دهد. توجه کنید که سلول باز، بخار را مسدود نمی‌کند بلکه به آن اجازه می‌دهد از ماتریس فوم عبور کند.
این فوم چگالی و انعطاف پذیری بالایی دارد و برای کاربردهایی که لاستیک در معرض سایش و پارگی مکرر است، مانند زیره کفش، یک انتخاب مناسب است؛ چراکه دارای خواص ضد فرسودگی و عدم لغزش است.
سلولز
سلولز که در اسفنج‌های خانگی استفاده میشود از الیاف مخلوط سلول باز تشکیل شده، و بسیار جاذب است. این مدل، در ترکیبات فوم با اسکرابرهای الیافی بافته‌شده موجود است.
مموری فوم
مموری فوم یا ویسکوالاستیک، یک نوع فوم با کیفیت بالا است که برای صندلی شاتل فضایی ساخته شده‌است و در حال حاضر برای یک نوع تشک، بالشت، و برای کاربردهای درمانی استفاده‌می‌شود. تشک‌های مموری فوم برای قالب‌گیری بدن در پاسخ به فشار و توزیع یکنواخت وزن بدن طراحی شده‌اند. آنها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با حفظ سختی، پس از برداشتن وزن و فشار به شکل اولیه خود بازگردند.
فوم لوکس
فوم لوکس که فوم ایولون نیز نامیده‌می‌شود بسیار سفت، متراکم و سنگین است. اغلب برای صندلی و مبلمان استفاده میشود. وزن آن 2.2 پوند در هر فوت مکعب است. فوم لوکس واکنش سریعی دارد و به سرعت به حالت اول بر می‌گردد و با توجه به کیفیتی که دارد جزو فوم‌های کم‌هزینه است. این مدل یک فوم با چگالی بالا است.
فوم ریباند
فوم ریباند یک فوم پلی اورتان است که محکم اما انعطاف پذیر است و از فوم بازیافتی و ضایعاتی ساخته شده‌است. بدین ترتیب که بقایای خرد شده فوم‌های مختلف با استفاده از چسب به هم چسبانده می‌شوند و در محصولات مختلف از جمله فرش، تشک، غرفه و صندلی موتور سیکلت استفاده‌می‌شود.
فوم لاتکس
فوم لاستیکی لاتکس شکل سبک وزنی از لاتکس حاوی حباب است که به عنوان سلول شناخته‌می‌شوند و از لاتکس مایع ایجاد می‌شوند. در این مدل ممکن است برای افزایش خواص فوم مانند پایداری از پرکننده‌های معدنی استفاده شود. با این حال، این پرکننده‌ها میتوانند با استحکام کششی و امتداد کمتر در هنگام شکست، که معمولاً خواص مطلوبی در محصول دارند، ارائه شوند.
فوم لاتکس دارای خواص جذب انرژی، هدایت حرارتی و تراکم است که آن را برای بسیاری از کاربردهای تجاری مانند عایق صدا، اثاثه یا لوازم داخلی، عایق حرارتی (به ویژه در ساخت و ساز) و حمل و نقل کالا مناسب می‌کند. همچنین در ماسک‌ها و پروتزهای صورت برای تغییر ظاهری افراد نیز استفاده میشود.
فوم سریع خشک
فوم سریع خشک یک فوم بسیار پرمنفذ است. ساختار آن تقریباً فیبری است و سلول های آن حتی از فاصله دور قابل مشاهده است. این مدل فوم مانند هر فوم دیگری، با دیواره های سلولی که صفحاتی را به شکلی که اغلب یک شکل هندسی 12 وجهی است، تشکیل می شوند.
منافذ و چگالی کم، باعث عبور سریع آب میشود، مانند هوا، و آن را به موادی تبدیل می‌کند که آب را در خود نگه نمی‌دارد و در صورت مرطوب شدن سریعاً خشک میشود.
5- کاربردهای فوم
در حالی که فوم به عنوان یک ماده عایق ترجیحی برای خانه‌ها و سایر ساختمان‌ها استاندارد است، استفاده از آن در ساختمان‌ها در مقایسه با بسیاری از اهداف دیگر جدیدتر است. برخی از کاربردهای سنتی عبارتند از:
– کاربردهای هوافضا و هواپیما
– خودرو و سایر برنامه‌های حمل و نقل مانند پانل‌های بدنه سبک، بالشتک‌ها و فیلتراسیون
– مناسب برای کاهش ریزش سوخت و مایعات فرار که حرکت آنها در حین حمل و نقل می‌تواند بخارهای انفجاری ایجاد کند.
– کاربردهای مبلمان مانند صندلی، تشک و بالش
– سیستم‌های تصفیه تجاری و صنعتی در مورد فوم‌های سلول باز
– سیستم‌های گرمایش و تهویه مطبوع
– کاربردهای دریایی
– برنامه‌های آب بندی
– کاربردهای بسته بندی و پوشش
در این برگه، به تاریخچه‌ای از فوم پرداختیم و انواع مختلف فوم، از فوم پلی اتیلن تا لوکس را بررسی کرده‌ایم. امیدواریم این اطلاعات در جستجوی تامین کننده برای شما مفید بوده باشد.